در این مقاله، حل بهینه مسئله غیرخطی و درگیر راندوو و لنگرگیری دو فضاپیما به صورت نامقید و همزمان مورد بررسی قرار گرفته است. در غالب کارهای انجام شده قبلی، دو مسئله راندوو و لنگرگیری به صورت دو فرآیند مجزا انجام شده است و تاکنون مسئله طراحی کنترلر بهینه برای حرکات توام انتقالی و دورانی فضاپیمای رهگیر صورت نگرفته است. از طرفی شرایط متنوعی می تواند وجود داشته باشد که این دو حرکت وابسته و درگیر شوند که در این مقاله به یکی از آن شرایط محتمل پرداخته شده است. هر چند با فرض استفاده از رانشگرهای هم راستا با مرکز جرم موتور برای حرکت انتقالی و استفاده از چرخ های واکنشی برای حرکت دورانی می توان این دو حرکت را از هم مستقل فرض کرد، نشان داده شده است که در صورت وجود عدم هم ترازی بردارهای رانش با مرکز جرم رهگیر حتی به میزان بسیار کوچک، مسئله راندوو و لنگرگیری از فرم مستقل درآمده و به فرم درگیر تبدیل می شود که مستلزم حل توام معادلات خواهد بود. در این تحقیق حل مسئله ترکیبی غیرخطی برای راندوو و تغییر وضعیت فضاپیمای رهگیر به جهت لنگر گیری با فضاپیمای مادر، بر مبنای تئوری کنترل بهینه و استفاده از دو روش خطی سازی گام به گام و روش شبه طیفی گاوسی با کمینه سازی سوخت و تولید مسیر بهینه در یک الگوی حلقه بسته استخراج شده است. از این رو کنترلرهای طراحی شده قادر خواهند بود دو مانور راندوو و لنگر گیری را به صورت بهینه و مقاوم در مقابل عدم قطعیت ها و وجود اختلالات انجام دهند. سپس مقایسه ای بین این دو روش صورت گرفته و نقاط ضعف و قوت هر کدام مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. در نهایت تحلیلی روی حساسیت پاسخ نهایی سیستم راندوو و لنگرگیری درگیر غیرخطی با عدم هم راستایی رانشگرها نسبت به مرکز جرم انجام گرفته است.