随着空间观测任务的多样化和复杂化以及空间观测技术的不断发展,对日观测作为空间科学的重要任务之一受到广泛关注。高精度对日观测是提升人类对太阳认知的基础。而对日观测的实现需要卫星对日定向。因此,亟需开展高精度、高稳定度对日定向控制技术研究。但是传统卫星平台与载荷存在物理连接,难以从根本上消除振动对载荷的影响,严重制约了观测精度的提升。双体卫星由于采用了载荷、平台完全分离的物理结构,使得载荷免受平台振动的影响,为高精度、高稳定度空间观测奠定基础。本论文主要针对双体卫星对日定向问题,考虑执行机构安装偏差以及输出受限,开展双体卫星姿态机动和避碰控制研究。主要研究内容如下:针对对日定向控制问题,首先建立对日基准坐标系,分析双体卫星结构特点和工作机理,分别从姿态和位置控制的需求出发,针对两舱的工作模式分别建立载荷舱主动对日机动姿态运动模型,以及平台舱姿态跟踪模型。根据轨道动力学建立两舱相对位置运动方程,并推导磁浮机构线圈与磁钢相对位置的数学表征及相对运动方程,结合载荷舱姿态运动模型,建立载荷舱位姿一体化动力学模型。根据两舱工作机理分别设计两舱姿态控制律及避碰控制律。利用PD控制律实现载荷舱主动对日机动和平台舱姿态跟踪控制,避免磁浮机构碰撞的前提下完成高精度、高稳定度的对日定向机动。进一步地,为提高平台舱姿态跟踪动态性能,设计基于反步法的平台舱姿态跟踪控制律,补偿飞轮惯性常数。为提高两舱协同性能,设计变系数载荷舱姿态机动策略,显著缩短姿态机动时间。通过数学仿真验证控制算法的有效性。针对磁浮机构输出力方向偏差和幅值受限问题,为实现载荷舱高精度对日机动,首先建立磁浮机构实际输出力模型,设计反步自适应控制策略,补偿未知磁浮机构安装偏差。针对磁浮机构输入受限问题,基于载荷舱位姿六自由度运动方程,利用双曲正切函数设计位姿一体化抗饱和控制器。为补偿外界干扰,设计干扰观测器提升对日指向精度。其次,设计基于零空间的抗饱和控制分配策略有效避免磁浮机构饱和,改善系统动态性能。最后通过数值仿真验证控制策略的有效性。