现有基于推力器作用的空间对接技术存在羽流污染、对接冲击和推进剂消耗等固有问题,利用星间电磁力/力矩辅助作用实现对接可有效解决这些问题,且具有同步、连续、可逆及非接触控制能力,应用前景广阔。论文以空间电磁对接为背景,分别研究了面向地面演示验证试验和微纳卫星的电磁装置设计,针对二维三自由度电磁对接问题开展了轨迹跟踪的自抗扰控制研究,并进行了地面初步试验验证。首先,基于电磁场基本理论,以有限元电磁场分析软件Maxwell为平台,针对常导材料,综合考虑系统质量、功耗、尺寸等指标,从装置的材料、几何构型、铁芯尺寸、线圈匝数、导线半径、磁路设计等参数入手,分别开展了面向地面演示验证试验和微纳卫星的电磁装置设计,得到了满足设计指标、具有聚磁效果的电磁对接地面试验装置和小质量、微体积、低功耗的微纳卫星电磁装置。其次,开展了电磁对接开环特性以及轨迹跟踪自抗扰控制研究。开环特性研究表明,在不施加主动控制情况下,仅依靠装置自身产生的电磁力/力矩可初步实现装置的自主对准和吸附;基于电磁对接的开环自对接特性,针对电磁对接存在的强非线性及耦合性问题,提出了综合利用反馈线性化及自抗扰控制的对接轨迹跟踪控制策略,利用反馈线性化方法将电磁对接动力学模型解耦线性化,进而基于该线性化模型利用自抗扰控制方法设计了对接轨迹跟踪控制律,并进行了仿真分析。理论分析与仿真结果表明,设计的自抗扰控制律可满足电磁对接鲁棒控制需求,可较好解决电磁对接存在的强非线性、耦合性以及电磁力/力矩模型不确定性等问题。最后,基于地面气浮平台,开展了电磁对接跟踪控制的地面初步试验,验证了电磁对接机理和控制算法的有效性。总之,论文研究了面向空间对接的电磁装置设计和对接轨迹跟踪控制问题,得到的装置设计思路与方案、控制策略与方法对后续工程化电磁对接装置设计以及地面试验研究具有一定的参考意义。