主制动段的制导与控制是月球软着陆的关键技术之一。本文在系统总结了这一领域研究现状的基础上,运用最优控制理论等知识,按照自主性、鲁棒性和燃耗最优性的要求,对月球软着陆主制动段的制导与控制方法进行了较系统地研究。主要内容如下:首先,针对简化的月球软着陆动力学方程,给出了着陆器径向最优轨迹模型,并以此模型设计了多项式显式制导律。数值仿真分析表明,该制导律对系统参数偏差的影响具有一定的鲁棒性。其次,基于最优控制理论,通过直接求解特殊两点边值问题,本文提出了一种能量最优显式制导方法,并将该制导方法与多项式制导方法在燃料的消耗量、鲁棒性和特点上进行较详细的对比研究。再次,在系统分析了月球软着陆主制动段制导与控制系统的基础上,根据建立的着陆器姿态动力学与运动学模型,考虑到跟踪速度和燃料消耗问题,运用相平面法对混合性能指标的跟踪控制器进行了设计。最后,通过建立制导控制误差模型,对影响着陆制导精度的初始条件误差和导航与控制传感器误差进行了系统分析;并运用直接仿真法对制导控制系统模拟程序进行仿真,获取了误差敏感系数矩阵,该矩阵较全面地反映了主制动段制导律的制导性能。