空间机器人的研制技术是外太空探索技术的一个重要研究分支,在太空特殊的环境中空间机器人系统显得极其庞杂。目前相关的研究还不够完善,仍处在积累阶段。考虑空间机器人的结构特点逐步建立和完善其动力学模型,在此基础上针对各种工况设计控制方法以达到良好的控制效果是其研究的主要内容。文章进行了漂浮基刚性空间机器人和漂浮基柔性关节空间机器人两类系统动力学模型的研究。首先结合动量关系采用Lagrange法推导刚性系统的动力学方程,进而再考虑动量矩守恒关系得到刚性系统双耦合形式的动力学方程;对于柔性关节的系统,将柔性关节进行线性弹簧的简化后,同样基于Lagrange法来推导其双耦合形式的动力学方程。在完成建模工作之后,文章针对这两类系统进行有限时间稳定相关控制方法,该类方法能使系统状态在有限时间内收敛到平衡点,在瞬时响应特性、跟踪精度、鲁棒性等方面都有很好的表现。文章先对受模型不确定和外部有界干扰影响的刚性空间机器人,在基座姿态受控、位置不控的控制方式下设计全局鲁棒有限时间跟踪控制方法。而在基座姿位均不控的控制方式下,则基于增广变量法设计全局鲁棒有限时间跟踪控制方法。为了提升系统的抗干扰能力和削弱抖振,在上述所设计的全局鲁棒有限时间跟踪控制方法上引入了干扰观测器来进行控制方法的设计。干扰观测器可以观测系统总体的干扰进而在输出中进行补偿提升了系统的控制效果。文章进一步设计基于时延估计的全局鲁棒有限时间跟踪控制器,时延估计方法利用时延信息估计系统的动力学信息和干扰,控制时无需系统动力学的复杂运算,同时也可巧妙解决控制信息时延的问题。柔性关节模型的控制方法需要具有轨迹跟踪和振动抑制两种作用才能使控制效果得到保证。针对受模型不确定和外部有界干扰影响且基座姿位不控的该类系统,文中采用奇异摄动法将系统进行快、慢变子系统的分解。对状态快速变化的快变子系统,选择使用速度差值反馈控制律,进行振动的主动抑制。而对慢变子系统则设计了两种控制器,分别为全局鲁棒有限时间跟踪控制和基于时延估计的全局鲁棒有限时间跟踪控制。文中所设计的控制方法均使用有限时间Lyapunov函数证明法来对其全局有限时间稳定性进行证明。针对不同空间机器人模型设计的各种控制方法的控制效果最终都通过数值仿真的方式来进行验证。