随着空间技术的发展,深空探测等大型航天任务需要通过数十乃至成百上千颗微小卫星通过信息交互和协同控制完成。部分空间任务无需精确队型保持,微小卫星群成员相对姿态和相对位置只需保证任务正常完成即可;对于规模较大的微小卫星群系统,为保证对成员的干预能力,需要设置多个领航星;微小卫星群系统信息拓扑结构对控制性能影响较大,有必要对信息拓扑结构进行设计以利用较少的能量获得期望的控制性能。基于上述问题,本学位论文以微小卫星群包容控制为研究背景,以图论为工具分别对微小卫星群姿态和轨道包容控制问题进行深入研究。论文主要研究内容如下:针对微小卫星群对地观测中扩展观测视野或搜寻观测目标等无需精确姿态协同的任务场景,给出事件触发的姿态包容控制算法。在有向固定通信拓扑结构下,考虑振动频率已知的外部干扰和转动惯量不确定等情况,提出基于干扰估计器的事件触发分布式自适应姿态包容控制算法,设计包含状态依赖和时间依赖的触发函数以调整控制周期、避免系统产生Zeno行为。所设计的姿态包容控制算法和触发条件可使跟随星渐近收敛至领航星围成的指向区域内;并利用滑模控制器对有界外部干扰和模型参数变化不敏感的特性,设计事件触发的分布式自适应滑模控制算法,给出跟随星收敛到领航星围成的指向区域的充分必要条件;在此基础上,给出无需相对角速度反馈的事件触发自适应滑模控制算法,使得在相对角速度难以测量的情况下,跟随星仍可渐近收敛至领航星状态围成的指向区域内。仿真结果表明事件触发的姿态包容控制算法在保证跟随星收敛到领航星围成的指向区域的前提下可有效减少控制任务执行频次。针对微小卫星群系统深空探测中的碰撞规避等任务场景,首先给出分布式轨道包容控制算法,使得跟随星渐近收敛到领航星位置围成的安全区域内,并推导系统以指数速度收敛至由多领航星围成的安全区域内的充分必要条件;其次针对无向固定拓扑下的微小卫星群系统,分别在无相对速度反馈和无绝对速度反馈的情况下分析控制增益系数变化对系统收敛速度的影响,给出系统获得极大收敛速度的控制增益系数关系式,为微小卫星群系统轨道包容控制提供用较小的控制力获得较好收敛速度的理论方法;最后针对机动过程中卫星群成员之间的碰撞问题,利用图论工具分析信息拓扑结构对跟随星状态分布的影响,通过设计合适的星间拓扑结构使得跟随星在收敛到安全区域的同时可实现与其它成员的碰撞规避。针对资源受限的分离集群式卫星系统,给出事件触发的轨道包容控制算法,使得跟随星在收敛到目标区域的同时可有效降低控制任务执行频次和能量消耗。首先给出集中式触发的轨道包容控制算法,使得跟随星同步触发事件,执行控制任务,使得跟随星渐近收敛至领航星围成的目标区域内;考虑到集中式触发策略给微小卫星群系统带来的计算和通信压力,针对跟随星提出分布式触发控制策略,使得跟随星异步触发,渐近收敛至领航星围成的目标区域内;考虑卫星群在轨运行过程中的外部干扰和质量不确定等问题,提出滑模自适应轨道包容控制算法,使得跟随星渐近收敛至领航星围成的目标区域内;针对领航星相对参考星运动的情况,给出基于期望速度估计的滑模自适应轨道包容控制算法,使得跟随星渐近收敛到领航星围成的动态凸包内。仿真结果表明事件触发的轨道包容控制算法在保证跟随星渐近收敛到领航星围成的目标区域的同时可有效降低控制任务执行频次,减少能量消耗。