柔性机械臂具有质量轻、功耗低、工作空间大、负载自重比高、灵活性好等特点,在航空航天、工业制造等领域具有广泛的应用前景。但是柔性机械臂由于采用刚性较低的柔性连杆,在进行大范围的操作任务时不可避免地会产生弹性振动。这种振动一旦激发便很难通过自身阻尼自行消失,不仅严重影响末端执行器的操作精度,而且容易使机械臂产生疲劳损伤,影响使用寿命。因此振动抑制控制研究是提高柔性机械臂操作效率和实现精确稳定控制的重要研究内容,也是近年来机器人和非线性控制领域的一个研究热点和难点。目前国内外对柔性机械臂的振动抑制进行了比较丰富的研究,但是大部分研究成果都是从轨迹规划和跟踪控制的某一方面来开展的,而且所提出的控制方法大多没有考虑模型不确定性和未知干扰等不确定性因素的影响。为此,本文以单连杆柔性机械臂和双连杆柔性机械臂为对象,利用智能优化技术和自抗扰控制技术,研究柔性机械臂基于轨迹规划和跟踪控制的一体化振动抑制控制方法。具体研究工作如下:（1）基于拉格朗日原理和假设模态法建立多连杆柔性机械臂的动力学模型。首先,采用假设模态法描述柔性连杆的弹性变形,并简化处理为有限个弹性模态的叠加组合。然后,基于拉格朗日力学原理分析系统的能量,建立机械臂的动力学模型,从而得到单连杆柔性机械臂和双连杆柔性机械臂的动力学方程。最后,对动力学模型的可控性与欠驱动特性进行分析,获取驱动变量与欠驱动变量之间的状态约束关系。（2）提出基于粒子群智能优化的双向轨迹规划方法。首先,基于状态约束关系,运用双向轨迹规划方法分别规划一条从初始位置到中间位置的正向轨迹和一条从目标位置到中间位置的反向轨迹。然后,在两条轨迹的拼合处,采用粒子群算法以最小化振动模态值为指标对轨迹参数进行优化,确保两条轨迹平滑地拼合成一条完整的运动轨迹,从而把柔性机械臂的位置控制任务转换为轨迹跟踪控制任务。最后,通过仿真验证轨迹规划方法的有效性,分析在不同运动轨迹下柔性连杆的弹性振动情况,选择出振动最小的运动轨迹作为控制设计中的轨迹函数。（3）提出基于自抗扰控制技术的轨迹跟踪控制设计方法。首先,对不确定模型中的状态约束关系进行分析,得出通过控制驱动变量间接控制欠驱动变量的控制策略。其次,把模型不确定性和未知干扰等因素看作总扰动并扩展为新的状态向量,并设计扩张状态观测器对扩展后的各状态变量进行实时估计。然后,把规划轨迹作为前馈信号,结合各状态的观测值作为反馈信号,构造误差反馈控制律以实现对总扰动的补偿,实现机械臂对规划轨迹的鲁棒跟踪控制。最后,仿真与对比结果表明,所提控制方法具有更好的振动抑制效果。