随着空间探索的不断深入,人类在太空中的活动越来越多,大量的空间舱内和舱外任务也逐步开展,空间在轨操作任务正变得越来越复杂。在空间站的组建及维护、卫星的捕捉维修等在轨操作中,需要空间机械臂具有操作大负载目标的能力,而空间机械臂在操作大质量和大惯量的漂浮目标时,会使其柔性特性明显增大,影响操作过程中机械臂的末端控制精度。因此,面向大负载在轨操作任务,开展空间大负载柔性机械臂动力学建模与轨迹跟踪策略研究具有十分重要的理论意义和实用价值。本论文针对空间大负载柔性机械臂在轨操作任务,以七自由度空间大型机械臂为研究对象,重点对空间大负载柔性机械臂动力学建模及轨迹跟踪策略进行了深入的分析和研究,主要研究工作如下：首先,开展空间大负载柔性机械臂动力学建模研究。针对具体的空间机械臂构型,将其柔性臂杆简化成欧拉伯努利梁,使用假设模态法描述空间大负载柔性机械臂的振动变形,并建立其正向运动学模型；引入机械臂末端大负载的影响,利用拉格朗日方程建立空间大负载柔性机械臂的动力学模型；通过数值仿真验证所建立动力学模型的准确性,并分析末端负载情况对机械臂柔性变形的影响。然后,在空间大负载柔性机械臂动力学模型已知的基础上,基于最优控制方法开展其轨迹跟踪策略研究。根据在轨任务的要求,给出合理的机械臂优化指标,使用动态规划和Hamilton-Jacobi方程求解柔性机械臂的最优控制问题,实现空间大负载柔性机械臂在满足给定优化指标下的轨迹跟踪；在求解柔性机械臂最优控制力矩的过程中,提出一种合理有效的权值矩阵求取方法,并使用逆时间迭代方法求解机械臂的矩阵黎卡提微分方程；通过数值仿真实验验证所提出的大负载柔性机械臂最优控制方法的可行性和有效性最后,在空间大负载柔性机械臂动力学模型未知的情况下,基于智能控制方法开展其轨迹跟踪策略研究。利用RBF神经网络逼近机械臂动力学模型中的非线性项,设计RBF神经网络PD控制器,实现空间柔性机械臂的轨迹跟踪；另外，利用模糊控制器的模糊推理能力，设计能实现空间大负载柔性机械臂的轨迹跟踪要求的模糊PID控制器,系统中的PID参数能根据制定的模糊整定规则进行实时的调整；通过数值仿真实验验证了所设计的两种智能控制算法的有效性和可行性。