随着人类空间技术的空前飞速发展,在太空中进行各种活动变得越来越频繁,这极大地推动了能够替代宇航员进行舱外操作的空间机器人的技术研究。但是,燃料消耗、载荷未知、外部干扰以及系统内部参数变化等一系列不确定性因素又存在于在太空环境中作业的空间机器人。同时,考虑到空间机器人的柔性因素(如基座弹性和柔性关节)在现实中的影响愈加不可忽视。在此研究背景下,本文针对系统存在内部参数变化、外部干扰以及载荷变化等不确定问题,设计了基于饱和函数的自适应切换迭代学习控制器对空间机器人系统进行轨迹追踪控制。首先,进行空间机器人的建模,利用拉格朗日方程并结合动量守恒,讨论了刚性单臂空间机器人的系统动力学和运动学方程的分析。针对关节柔性问题,利用假设模态法,推导了柔性关节空间机器人的动力学方程。而针对基座弹性问题,则是利用第二类拉格朗日方程并耦合动量守恒定律,推导出基座弹性影响下漂浮基空间机器人系统的动力学方程。这些研究内容将为后续的控制方案设计提供理论基础。其次,考虑到系统的未知参数的边界问题,对刚性单臂空间机器人设计了一种基于饱和函数的自适应迭代学习控制器,实现了机械臂关节角的追踪控制。再者,针对载荷变化、系统内部参数变化以及外部干扰等不确定性的单臂刚性空间机器人,设计了一种基于饱和函数的自适应切换迭代学习控制器,并对载体位置不控、姿态受控的情况实现了轨迹追踪控制。另外,针对关节柔性的空间机器人,设计了基于饱和函数的自适应迭代学习控制与速度反馈法相结合的复合控制方案来进行轨迹追踪控制。最后,为基座弹性影响下漂浮基空间机器人设计了基于饱和函数的自适应迭代学习控制器。由于没有对基座弹性振动进行主动抑制,从惯性空间仿真算例可以看出,基座弹性振动严重,并且对末端轨迹跟踪造成了一定的影响。针对这个问题,又设计了基于饱和函数的自适应迭代学习控制及基座弹性振动主动抑制控制方案,此复合控制方案既能满足轨迹跟踪精度要求又能抑制基座的弹性振动。针对上述问题,本文研究了基于饱和函数的自适应切换迭代学习控制方案。MATLAB数值仿真结果证实了此方案的有效可行。