空间机器人是太空探索活动的重要参与者,对其运动控制的研究一直是国内外科研工作者的研究热点。由于空间机器人在服务阶段存在各种不确定性,如系统质量改变、摩擦、外部干扰等,因此获得精准的动力学模型几乎不可能。同时,考虑到速度信号在检测时常常容易受到噪声污染,为此本文以存在外部干扰和建模误差的漂浮基空间机器人系统为研究对象,讨论了三种漂浮基空间机器人(漂浮基刚性臂空间机器人、漂浮基柔性关节空间机器人、漂浮基弹性基座空间机器人)的轨迹跟踪问题,设计了基于观测器的动态面控制器。首先,讨论了存在外部干扰和建模误差、载体位置不控,姿态受控的漂浮基刚性臂空间机器人系统的轨迹跟踪问题,设计了观测器以观测速度项,并基于观测器设计了动态面控制器。其次,讨论了执行器存在饱和特性时漂浮基刚性臂空间机器人的轨迹跟踪问题。利用饱和函数描述了执行器的饱和特性,采用RBF神经网络实现对执行器饱和特性的补偿,并为神经网络权值设计了自适应更新律。结合RBF神经网络设计了基于观测器的动态面控制器。另外,在考虑执行器饱和特性的基础上,讨论了空间机器人关节存在柔性时的轨迹跟踪和柔性振动抑制问题。针对存在外部干扰和建模误差、载体位置和姿态均不控的漂浮基柔性关节空间机器人,对奇异摄动分解后的快变子系统设计了速度差值反馈控制器来抑制系统的柔性振动,对慢变子系统设计了基于观测器的动态面控制器以实现系统的轨迹跟踪。最后,讨论了基座存在弹性振动的空间机器人轨迹跟踪和弹性振动抑制问题。针对存在外部干扰和建模误差、载体位置不控、姿态受控的漂浮基弹性基座空间机器人系统,分为两种情况(未进行主动抑制、进行主动抑制)进行了动态面控制器设计。首先,结合增广变量法设计了基于观测器的不含主动抑振的动态面控制器。接着提出复合控制法进行运动控制,对奇异摄动分解后的快变子系统设计了线性二次最优控制器来主动抑制系统的弹性振动,对慢变子系统设计了基于观测器的动态面控制器以实现系统的轨迹跟踪。利用Lyapunov方法证明了上述几种闭环系统的稳定性,分析了系统的跟踪误差和收敛性。通过Matlab数值仿真对上述几种控制方案进行比较验证。仿真结果显示,所设计的几种控制器能够实现期望运动的准确跟踪,收敛速度较快,同时对外部干扰具有一定鲁棒性。