针对柔性关节空间机械臂动力学建模与仿真问题,以空间三维四连杆柔性关节机械臂模型为研究对象,考虑扭转弹簧非线性刚度系数、惯性耦合等因素,应用Lagrange方程建立动力学模型。通过由连续线性反馈环节组成的PD控制器,仿真验证了推导模型的正确性,同时分析比较了不同关节刚度系数的取值对于系统稳定性能的影响。当刚度系数较小时,关节柔性则比较大,对系统的稳定性十分不利;当刚度系数较大时,关节柔性则比较小,更有利于系统的稳定性。振动抑制问题是柔性关节空间机械臂控制的一个难点。在上述研究基础之上,通过求解能量最优的非线性控制问题,较好地解决了这一难题。通过Legendre伪谱法,将复杂的两点边值非线性最优控制问题转换为对应的非线性规划问题,然后利用SNOPT进行了求解。仿真结果表明,与传统控制器相比,该方法能够顺从关节柔性的影响,机械臂运动轨迹平滑,较好地抑制了由柔性引起的振动现象。由于消除了残余振动,同时也确保了机械臂末端的控制精度。