随着21世纪航天事业的迅速发展和对太空探索的不断深入,未来空间任务越来越多,如空间站的建造维护、空间设备的维修、科学实验等,目前尚不能全靠宇航员来完成,由于空间机械臂具有适应太空作业环境的能力,利用空间机械臂完成一些太空作业任务具有重要的意义,已经成为空间技术研究领域内的一个重要的研究方向。本论文的研究内容来源于教育部科学技术研究重大项目“空间柔性机器人动力学/控制耦合系统的研究”,本论文以此为依托,重点对大型空间柔性机械臂动力学建模理论和控制策略进行了深入的分析和研究,本文的主要工作如下:首先,本文首先对空间六自由度柔性机械臂的动力学建模方法进行研究。针对设计的六自由度空间柔性机械臂,采用假设模态法描述臂杆的柔性,运用Kane方法建立了空间柔性机械臂的动力学模型。分析机械臂关节柔性约束,给出了臂杆的弹性-阻尼边界条件,通过仿真和试验研究,验证柔性机械臂在此约束条件下的动力学特性。其次,为验证柔性机械臂的固有频率等动力学特性,在有限元环境下,对柔性机械臂进行瞬态响应分析、频率响应分析,并通过实际的模态分析试验,验证其动力学特性。再次,针对空间柔性机械臂的控制任务,应用奇异摄动理论将柔性机械臂的动力学方程分解为慢变子系统和快变子系统,采用复合控制策略实现精确轨迹跟踪的同时实现有效的振动抑制;在慢变子系统中,设计模糊滑模控制策略提高机械臂刚性运动的鲁棒性,快变子系统中,采用PD控制抑制柔性机械臂的弹性振动。仿真结果表明:提出的控制策略不仅可保证高精度的定位控制精度,而且可有效的抑制弹性振动。为验证建模理论和控制策略的正确性和有效性,本文建立了一个两自由度的柔性机械臂的地面试验平台,并进行试验研究。