本文以圆形限制性三体问题模型为背景,研究了深空探测中飞行器轨道的设计和控制问题。以两个大天体中小天体附近的简单周期轨道为中转,设计两共线平动点之间的转移轨道,并针对地月系统进行了仿真,利用小推力控制方案,实现了相对于目标轨道的轨道控制。首先,本文建立了圆形限制性三体问题的动力学模型,求解出圆形限制性三体问题模型的五个特殊解,即五个朗格朗日平动解。推导了Jacobi能量积分,利用零速度面,分析了地月系统中空间飞行器的运动可能区域。其次,分析了圆形限制性三体问题的平动解的稳定性以及平动点附近的相空间结构;采用Lindstedt-Poincare方法,得到了周期轨道的Richardson三阶近似解,以Richardson三阶近似解为初值,采用微分修正法,计算出平动点附近的简单周期轨道。利用单值矩阵法,计算了简单周期轨道附近的不变流形。然后,根据Broucke的简单周期轨道分类思想,在地月系统中,具体研究了地月L2平动点、地月L1平动点和月球附近的简单周期轨道,以及简单周期轨道附近的稳定不变流形和不稳定不变流形的结构。利用不变流形,以月球附近的大幅值顺行轨道(也属于简单周期轨道)作为中转,设计了地月平动点L1-月球-地月平动点L2之间的转移轨道及其返回轨道,从而实现了平动点L1-平动点L2之间的转移轨道设计。最后,利用小推力控制方案,对在轨飞行器进行控制,使其能够长期保持在在目标轨道附近。针对日-地系统,对日-地系的L2平动点附近的简单周期轨道进行了小推力控制仿真和分析。