一种航天器三超控制鲁棒自适应多级协同方法，适用于天文观测等对有效载荷姿态具有超高精度、超高稳定度和超高敏捷度的大型卫星平台。与传统的PID控制算法不同，本发明结合滑模控制在滑模面上的鲁棒性特点和自适应控制能够在线估计参数的特点，进行星体-主动指向超静平台两级复合控制。多级协同控制思路为：1)在载荷和航天器本体之间安装主动指向超静平台，根据航天器本体和载荷的质量特性设计主动指向超静平台的控制参数；2)结合滑模控制和自适应控制的思想，设计考虑带宽约束的星体鲁棒自适应控制器，使得星体控制器能够与主动指向超静平台相匹配，实现对载荷的三超控制。