本文主要研究了不同工况下三类空间机器人系统的动力学及运动控制问题。根据不同的应用背景,利用运动学、动力学理论,对空间机器人系统的动力学特性进行了深入的研究。根据不同的空间机器人系统在发生参数不确定、受到外部扰动以及驱动电机故障的情况下,设计出不同的控制方程,来解决其对控制效果所产生的影响。根据章节的划分,本文主要包含以下几个内容:(1)较为详实的综述了当前国内外空间机器人研究领域的发展现状。从空间机器人研究方向、控制方法研究以及应用范围这三个方面,系统阐述了空间机器人各研究领域的境况。其中,对于控制方法研究做了充分的介绍,并针对不同控制方法的优缺点进行了全面的分析。(2)基于Lagrange第二类方程和系统动量、动量矩定理以及对于柔性体变形的描述,推导了包括刚性臂、柔性臂以及柔性关节三类空间机器人系统的运动学、动力学方程,并根据位置几何关系分析了其运动学特性。为之后的空间机器人运动控制问题研究提供了重要的理论基础。(3)研究并分析了系统参数不确定问题对空间机器人控制效果的干扰。同时对处于关节空间及惯性空间的刚性臂空间机器人,设计了一种基于RBF神经网络的控制方案,用以对系统参数的不确定部分进行辨识、逼近。从而达到补偿参数不确定对控制精度所产生的影响。(4)讨论了存在外部扰动并具有系统参数不确定问题的空间机器人动力学建模、控制算法以及柔性振动抑制问题。通过奇异摄动理论的应用,将原动力学控制问题进行分解。并提出了一种基于模糊递归神经网络的鲁棒H∞策略和二次最优控制的混合控制方法,来解决系统轨迹跟踪和柔性振动问题。(5)针对具有不确定系统参数的空间机器人发生电机故障时的情况,研究了其动力学模型、运动容错控制算法和振动主动抑制问题。并根据柔性臂和柔性关节两类空间机器人的不同特点,设计了一种基于Backstepping思想和时延估计方法相结合的容错控制算法,并通过奇异摄动法和柔性补偿思想将其应用于两类空间机器人中。(6)基于以上复杂工况的控制算法,设计计算机数值仿真实验,验证了本文所设计的各控制方法能够对不同问题有效解决。