随着航天技术的快速发展和空间探索任务的不断拓进,世界各国对于超大型结构组合体航天器的研制都提出了要求。空间站、空间太阳能站、载人深空飞行组合体等超大型组合体航天器在航天任务中的重要程度日益增加,作为目前热门技术,被世界各国着重进行研究,并显现出广泛地应用前景。针对这类大规模航天器在航天任务中的使用,需要调整各部件姿态来完成特定航天任务。在整个航天任务中,大规模航天器姿态确定和姿态控制,将成为首先需要解决的关键技术。本文首先结合对大规模航天器进行姿态控制的任务背景,提出了基于欧拉角和基于四元数的方法对航天器的姿态进行描述,然后针对航天器的运动情况,建立了相关的运动方程。结合大规模航天器的结构特点和任务要求,分别设计了针对大规模航天器的定姿总体方案和姿控总体方案。在大规模航天器姿态确定方案中,本文首先针对其平板型结构特点,对大规模航天器中各部件进行了分类,定义星敏/陀螺配置的平板部件为基准板,定义其它平板部件为连接板。提出了两种方案对两种类型的平板部件分别进行其姿态信息的确定。对于基准板的姿态确定问题,本文对Kalman滤波进行了线性化处理和离散化处理后获得了适用于非线性航天系统的扩展型Kalman滤波。将含有航天器姿态信息的运动学方程式作为状态方程设计了EKF滤波器,结合陀螺仪测量模型和星敏感器测量模型,完成了基准板部件的姿态确定任务。引入压电陶瓷作为角度敏感器,通过压电陶瓷的正压电效应,设计了压电传感器及其安装模型,以此为基础建立了连接板相对于基准板的姿态运动学方程,并设计相对应的EKF滤波器,完成了连接板部件的姿态确定任务。其次,针对大规模航天器的姿态控制方法研究,本文引入压电推力器作为执行器机构对连接板部件的姿态信息进行控制。通过压电材料的逆压电效应,推导出压电推力器的电压输入到连接板相对夹角的计算公式。针对大规模航天器结构特点,设计相应的控制策略和PD控制器对连接板部件逐一进行姿态控制。最后,本文搭建大规模航天器姿态确定及姿态控制数字仿真平台,验证了本文设计的大规模航天器姿态确定总体方案和姿态控制总体方案的可行性,对数字仿真实验所得数据进行分析的结果表明本文设计的方案具有较高精度和实时性能,可以满足对大规模航天器的姿态信息进行姿态确定和控制的相关任务要求。