高轨高分辨率对地观测是各国航天机构探索的一种高效对地观测方式。低轨对地观测航天器受轨道限制,无法保持对一个区域的连续和长期观测。虽然静止轨道具备对特定区域观测的时间分辨率,但由于轨道过高,其分辨率难以保证。因此采用衍射成像技术,将衍射薄膜航天器和成像航天器分别部署于静止轨道,构成共位航天器,以满足观测的时间和空间分辨率要求。本文对共位衍射电磁航天器的动力学建模和控制过程进行深入研究,重点解决共位衍射电磁航天器姿轨一体化动力学建模和控制问题,具体工作包括:针对共位衍射航天器位姿一体化建模问题,基于对偶四元数建立了衍射薄膜航天器的刚柔耦合相对动力学模型和共位两航天器的相对动力学模型。考虑到共位衍射成像系统结构特性,把衍射薄膜航天器抽象成刚柔耦合结构,采用对偶四元数来推导出刚柔耦合动力学方程。考虑到电磁力作为共位衍射成像系统操纵力的众多优势以及对偶四元数在描述相对位姿运动方面的优势,推导出对偶四元数描述的电磁力形式,以此为基础建立基于对偶四元数的两共位航天器相对动力学模型。针对共位航天器对于状态测量和控制精度要求更高的问题,基于非线性相对轨道动力学模型,对衍射成像过程中共位航天器,采用需要相对位置及相对速度信息的非线性鲁棒控制系统,并证明该闭环控制系统能够实现全局渐近收敛。针对衍射成像过程存在空间外界干扰和模型不确定性的状况,运用滑模控制对外部干扰的抗干扰性能、参数变化不敏感的特性和较强的鲁棒性,设计了一种基于自由磁偶极子和切换控制策略的非奇异滑模控制算法,并研究了控制算法的计算效率问题和奇异问题。针对共位衍射航天器姿轨一体化控制问题,在基于对偶四元数的刚柔耦合相对动力学模型基础上,将滑模变结构控制和自适应控制的进行组合,设计了共位衍射航天器的具有自适应辨识的滑模自适应控制方法,并利用李雅普诺夫理论证明了闭环控制系统的稳定性。针对航天器实际运行空间环境复杂、模型参数以及外部干扰不能精确得到等情况,为更好地提升系统鲁棒性,设计了不含模型信息的鲁棒自适应控制器,并对控制器进行了仿真验证。