在太空环境中进行作业的空间机器人往往存在燃料消耗、未知载荷等问题,这是其在运动过程中的一些不确定因素。由于系统执行机构中未知的死区特征,使控制器在死区范围内未发生响应,从而导致了系统运动的不稳定。同时,空间机器人系统中的柔性效应(如柔性关节和柔性臂等)对整个系统运动的影响愈见明显。在此背景下,本文主要针对系统存在未知参数、死区效应及柔性效应的情况,对空间机器人系统进行基于干扰观测器的相关动力学控制器设计。首先,利用动量、动量矩守恒定理,结合拉格朗日方程对刚性的单臂和双臂空间机器人进行系统运动学与动力学分析;将空间机器人的柔性关节视为线性弹簧,推导出柔性关节空间机器人的动力学模型;并采用假设模态法推导出柔性臂空间机器人的动力学方程。这将为后续工作的进行提供理论基础。其次,考虑到系统执行机构中存在死区的情况,针对系统参数未知的空间单臂机器人设计了基于干扰观测器和死区补偿器的L2增益反步控制,实现了机械臂爪手末端的准确跟踪控制。该方案无需对系统不确定项与死区参数的上界进行估计,简化了系统的控制。再者,研究了关节空间中系统参数未知情况下空间双臂机器人的轨迹跟踪控制,并对载体的位置和姿态均不受控的系统进行基于干扰观测器的退步自适应控制方案设计。该控制方案将系统的模型偏差视为系统的干扰项,且不需假设干扰变化非常慢,放宽了对干扰变化率的限制要求。另外,研究了柔性关节空间机器人运动轨迹的控制问题,采用具有干扰观测器与柔性补偿器复合控制的L2反步控制方案来对未知系统参数的柔性关节空间机器人进行相应运动轨迹的跟踪控制。利用柔性补偿器可使奇异摄动技术成功地应用到具有柔性关节的空间机器人中。最后,研究了柔性臂空间机器人轨迹的跟踪控制与柔性臂弹性振动的主动抑制问题。对奇异摄动分解后的慢变子系统进行基于干扰观测器的退步自适应控制方案设计,快变子系统则采用PD反馈的控制方案,并将这两种控制方案的控制律进行叠加来实现系统轨迹的准确追踪以及弹性振动的主动抑制。通过MATLAB数值仿真对上述几种控制方案进行对比验证,仿真结果说明了采用带有干扰观测器进行观测补偿的控制器能够使系统更准确地跟踪到期望轨迹。