随着人类太空探索活动的快速发展,空间机械臂被广泛的应用于在轨服务、空间对接及星球探测等重要场所,特别是对于那些复杂繁重、要求准确性高而又环境恶劣的空间任务,以空间机械臂代替人工进行作业必不可少,空间机械臂高精度控制技术已成为当前机器人领域的重要研究方向。本论文来源于教育部博士点基金课题“太空柔性机械臂的低速高精度定位与快速振动抑制(20110005120004)”,以机械臂柔性关节为研究对象,重点对其动力学特性及高精度控制策略进行了深入的分析与研究,本文的主要工作如下：首先,针对当前机械臂研究应用状况,在对影响关节控制性能因素分析的基础上,建立柔性关节模型,给出关节动力学方程；其次,为了克服关节柔性、摩擦、间隙及扰动等因素对柔性关节高精度控制性能的影响,将自抗扰控制方法引入柔性关节控制器设计,完成柔性关节双位置闭环反馈的自抗扰控制系统设计,并进行控制策略的数值仿真和实验验证；再次,在分析柔性关节传统反演控制设计方法不足的基础上,提出基于扩张状态观测器的动态曲面控制策略。采用扩张状态观测器观测系统状态,全局采用Lyapunov函数的动态曲面方法设计了具有稳定性和鲁棒性的控制器,并给出系统稳定性分析及数值仿真和实验结果。所提出控制策略不仅克服了反演控制设计过程中带来的“计算膨胀”问题,且无需检测电机速度及关节速度。再其次,研究了柔性关节的神经网络控制策略,提出了柔性关节自回归小波神经网络-动态曲面控制策略。所提出的控制策略采用自回归小波神经网络对关节控制系统的不确定项进行逼近,进一步结合动态曲面设计方法,设计了具有全局稳定性的柔性关节自回归小波神经网络-动态曲面控制系统。所采用的神经网络具有快速的学习能力和收敛性,所设计的控制器能快速的调整自身输出以抑制各种不确定因素及扰动的影响,保证关节具有高精度位置跟踪性能。最后,搭建柔性关节实验平台,编写关节运动控制程序,对所提出的柔性关节控制策略进行实验验证。