随着科学技术的飞速发展，以及空间探索活动的不断增多，人们对航天器机构在功能、精度、稳定性以及可靠性方面的要求日益提高，目前的一些航天器机构已经渐渐不能满足人们的要求。本课题正是基于这种背景下，提出了一种新型的“太阳能帆板关节展开机构”，该机构是根据电磁体和永磁体的相互作用原理进行设计制造的。本文正是以实现该机构为研究目标，从基础理论、结构设计与优化分析、试验测试及相关控制技术几方面进行了系统的研究。全文主要有以下四个方面的内容：(1)介绍关节展开机构的核心部件—电磁永磁驱动关节的设计方案和驱动原理，建立其数学模型。通过软件Ansoft Maxwell对方案进行了电磁场有限元仿真，计算结果证明了方案的可行性。根据磁路相关原理建立了驱动关节的电磁扭矩估算模型，并基于该模型建立了系统动力学方程。(2)介绍电磁永磁驱动关节的详细设计过程，并对样机进行试验测试研究。设计并加工初级样机，通过测试分析对其结构进行改进设计，完成驱动关节样机的实现，对样机扭矩特性进行详细测试分析，结果表明，样机具有起动扭矩大、过程扭矩平稳、扭转刚度可调等特点。(3)介绍基于关节展开机构的太阳能帆板的有限元模态分析，详细研究展开关节扭转刚度对帆板整体模态的影响。结果表明，扭转刚度对帆板整体模态影响较大，可以通过关节展开机构，对帆板整体的动力学特性进行调节。(4)介绍关节展开机构及其系统的控制方法，搭建试验平台，验证关节展开机构的性能。从开环控制、闭环控制以及振动控制三个方面对太阳能帆板展开系统进行了仿真和试验测试研究，试验结果表明，关节展开机构较好的实现了预期功能。