空间机械臂在空间站组装、维护和建设,在轨服务以及空间攻防任务中都具有重要的应用。由于空间柔性机械臂具有减少发射成本和能量消耗、提高操作速度和负载能力等优点,在目前的空间任务中得到了越来越多的应用。其不足之处就是在执行任务的过程中由于柔性连杆会产生强烈的振动,对其精确定位非常困难,同时对控制系统的设计也会造成不利的影响。对空间柔性机械臂系统的运动学、动力学模型进行深入研究,把握其规律,实现对其的精确控制,在理论上和工程实践上都具有重大的意义。本文首先回顾了空间柔性机械臂的国内外研究状态,在此基础上提出了本文所要研究的内容;第二章首先介绍了空间算子代数理论这一建模工具,利用该建模工具建立了链式刚体系统的正向与逆向动力学算法,并将该方法推广到柔性多体系统中,得到了基于有限段方法的柔体连杆系统高效递推算法;第三章在已有的摩擦模型基础上,通过对空间环境的特点进行详细的分析,建立了空间柔性机械臂的两种不同的摩擦模型,为后续控制系统的设计提供了极大的便利;第四章首先引入了Robust Integral of the Sign of the Error(RISE)这个控制策略的基本概念,并在此方法的基础上针对空间刚性机械臂设计了具有3种不同的自适应摩擦补偿策略;第五章进一步利用奇异摄动理论将空间柔性机械臂模型进行分解,针对快慢子系统分别进行控制器设计,并通过理论和仿真证明了所设计方法的有效性;最后一章对整篇论文进行了总结,并且指出了研究中存在的不足之处以及今后的研究方向。