航天器编队飞行系统是由多个结构简单的小型航天器组成，利用相互之间的信息交互，通过协同合作来完成复杂的空间任务。航天器编队飞行技术具有制造和维护成本低、可靠性高等优点，在近地勘测和深空探测等领域有着广泛的应用。有限时间控制具有收敛速度快、鲁棒性强和抗干扰性强等优点，但是其收敛时间的上界与系统的初始状态相关，这就意味着如果初始状态距离平衡点趋近于无穷远或者初始状态的信息无法获取，那么系统状态的收敛时间将趋于无穷大或者无法计算，这就限制了其在工程中的应用。固定时间控制作为一种特殊的有限时间控制不仅具有后者的优点，而且可以保证收敛时间上界独立于初始条件而只与设计参数相关，在工程应用上十分有意义。由于一些航天器编队任务(如Techsat-21计划等)需要在规定时间内完成多个航天器的姿态协同或者编队构型，所以研究航天器编队飞行固定时间协同控制是十分有意义的。本文针对航天器编队飞行的固定时间姿态协同控制问题和固定时间姿态轨道耦合协同控制问题，基于分布式结构和代数图论，并利用终端滑模方法、齐次性理论、积分滑模方法和自适应控制设计了固定时间协同控制算法。基于上述分析和讨论，将本文的主要研究内容概括如下：
　　首先，在快速终端滑模(FTSM)和非奇异快速终端滑模(NFTSM)的基础上提出了一种新的终端滑模面，该滑模面可以实现系统状态的固定时间收敛，并将其应用于航天器分布式协同控制器的设计中。针对系统无外部扰动影响和受有界但上界未知扰动影响的两种情况，分别研究了编队系统的分布式固定时间姿态协同控制问题。针对系统无外部扰动影响的情况，在通信拓扑为无向图的条件下基于固定时间终端滑模设计了分布式固定时间姿态协同控制器，通过Lyapunov方法证明了闭环系统的固定时间稳定性。如果编队成员的控制输入需要邻接航天器的输入信息，那么编队系统就会存在代数环问题，为了解决这个问题，提出一种固定时间滑模估计器来估计领航者的姿态信息。针对系统受有界但上界未知扰动影响的情况，基于所提出的滑模估计器和自适应控制方法设计了分布式固定时间姿态协同控制器，实现了系统状态的固定时间收敛，同时避免了代数环问题。
　　其次，基于齐次性理论提出了一种新的积分滑模，该滑模面可以实现系统状态的固定时间收敛，并且省略了到达段，保证了系统的全局鲁棒性。针对编队航天器系统受有界且上界已知扰动影响的情况，利用积分滑模和干扰观测器研究了固定时间分布式姿态协同控制问题。为了避免代数环问题并减轻航天器间的通信负担，提出一种固定时间滑模估计器来估计领航者的姿态信息。在无向通信拓扑结构下，利用滑模估计器、积分滑模和干扰观测器设计了分布式固定时间鲁棒协同控制器，并通过Lyapunov方法证明了闭环系统的全局固定时间稳定性。
　　再次，针对编队成员只存在姿态信息反馈而没有角速度信息反馈的情况，利用齐次性理论和积分滑模研究了固定时间分布式输出反馈姿态协同控制问题。为了估计出不可测量的航天器信息，提出了一种状态观测器，并通过齐次性理论和Lyapunov方法证明了观测误差系统的固定时间稳定性。在通信拓扑为无向图的条件下，利用滑模估计器、状态观测器和积分滑模设计了分布式固定时间输出反馈姿态协同控制器，实现了闭环系统的半全局固定时间稳定。
　　最后，考虑编队航天器姿态轨道耦合系统的固定时间协同控制问题，分别针对系统无外部扰动影响和受有界但上界未知扰动影响的两种情况设计协同控制策略。针对系统无外部扰动影响的情况，在无向通信拓扑结构下设计了分布式固定时间姿态轨道耦合协同控制器，并通过齐次性理论和Lyapunov方法证明了闭环系统的局部固定时间稳定性。针对系统受有界但上界未知扰动影响的情况，利用终端滑模和自适应控制设计了固定时间分布式姿态轨道耦合协同控制器，实现了系统状态的固定时间收敛，同时通过对终端滑模面的合理选取，避免了代数环问题。