微纳聚合体卫星是由多个立方体微纳模块通过磁力连接机构吸附、聚集而成的航天器,各模块可在磁铰链的约束下运动从而实现在轨构型重构。该类航天器由于在轨变构的能力可用于空间大型天线阵列展开、变换等领域,具有较高研究价值。作为一种新型航天器,其有较多关键技术问题有待解决,为研究这些关键技术问题,本论文主要完成了如下工作:建立了微纳聚合体卫星的动力学模型,通过动力学仿真研究了对称式变构下卫星本体姿态的变化,以及变构过程中铰链内力的变化。上述两部分的研究分别为后文对称式变构规划算法的研究以及柔顺变构控制研究提供了理论依据。研究了微纳聚合体卫星的对称式变构规划算法。在A*算法的基础上,考虑模块运动约束,在估价函数中引入最优分配度量与重合性度量,设计了多模块并行运动的变构规划算法。将对称式变构判定引入变构规划算法中,提高对称式变构步数比例,以减小变构对本体姿态的影响。最后通过不同算例验证了变构规划算法的有效性。研究了微纳聚合体卫星的柔顺变构控制算法。设计了变构过程的模糊控制律。为减小变构时的铰链内力,改进原模糊控制算法,设计了模糊控制器量化因子的模糊调节器。最后对未改进与改进后的控制器控制效果进行对比仿真分析,验证了改进后控制方法的有效性。最后,利用三自由度平面气浮台系统,设计并搭建了一套演示变构过程的验证平台,对微纳聚合体卫星水平柔顺变构进行了仿真验证,验证了算法的有效性;还对悬吊式失重模拟装置功能以及微纳模块实验样机的控制功能进行了验证,为后续无重力条件下的垂直翻转控制奠定基础。