柔性机械臂系统具有非线性、多变量、时变等特性,以及负载变化以及外部扰动的不确定性,难以建立精确的动力学模型,对实现稳定、快速、准确的轨迹跟踪控制造成很大的阻碍。因此,柔性机械臂轨迹跟踪控制和残余振动抑制的研究有很高的理论和实际应用价值。本文以两杆柔性机械臂为研究对象,建立了柔性机械臂的动力学模型,将柔性机械臂控制分为刚性动态控制模块和柔性动态控制模块,然后通过设计相应的控制器,实现了对柔性机械臂残余振动的抑制,具体工作安排如下:(1)对机械臂的两种弹性变形进行比较,利用一种新的弹性描述方法,建立柔性梁与柔性机械臂的非线性动态模型,用一个外部输入来激励柔性臂的振动,采用关节转角法对柔性机械臂进行振动分析。对非线性模型的振动和简化模型的振动分析进行比较,揭示非线性动态对柔性振动的影响。(2)将柔性机械臂动态方程分解为一个柔性动态子系统和一个刚性动态子系统,并且用分解的动态控制设计柔性机械臂的控制器,柔性动态控制采用前馈获得期望的轨迹,在前馈控制中,采用输入整形技术方法来抑制振动。刚性动态控制模块用来追踪期望轨迹,提出一种混合滑模控制与优化的复合控制方法来设计柔性机械臂的控制器。(3)对柔性机械臂动态控制进行仿真,并且对在期望轨迹和初始轨迹作用下的两组仿真进行比较,以此来说明优化算法的有效性。通过实现初始轨迹和期望轨迹的追踪来计较相应激励下的残余振动,用一个优化问题来确定期望轨迹,实现减少残余振动。