随着空间技术的发展,航空航天领域对轻量化的要求不断提高,空间机器人在轨组装技术得到了广泛的研究与应用。空间机器人具有质量轻、刚度小、动力学耦合性强的特点,在工作时容易诱发柔性部件的振动,难以快速、准确定位。本文对双柔性关节-柔性臂空间在轨组装机器人进行了动力学建模与控制研究。分析了柔性部件振动与空间机器人运动的关系,探索并验证可在提高空间机器人运动控制精度的同时,抑制柔性部件振动的控制方法。主要研究内容如下:1.考虑柔性臂振动所引起的偏转角,对双柔性关节-柔性臂空间机器人进行了动力学建模及分析。给出了柔性关节以及基于假设模态法的柔性臂建模方法,并分析了模态截断阶数对柔性臂动力学特性的影响。在此基础上,基于第二类拉格朗日方程推导了双柔性关节-柔性臂空间机器人的动力学模型,并分析了其动力学特性。2.针对柔性臂的欠驱动问题,基于奇异摄动法对双柔性关节-柔性臂空间机器人的动力学控制进行了研究。结合柔性补偿器,使用奇异摄动法对双柔性关节-柔性臂空间机器人进行了快慢子系统分解,针对快慢子系统分别使用LQR控制器以及计算力矩控制器进行控制,该控制策略保证了双柔性关节-柔性臂空间机器人对目标轨迹快速稳定的跟踪,并抑制柔性部件的振动。仿真结果表明,该组合控制器能在抑制柔性部件振动的同时对目标轨迹进行准确跟踪。3.针对不确定外界干扰导致控制精度降低的问题,将双环积分滑模控制用于双柔性关节-柔性臂空间机器人的控制器设计。基于库伦摩擦模型,分析了在轨工作存在的不确定干扰,提出了一种不确定干扰模型。并在慢变子系统上使用双环积分滑模控制设计了控制器。仿真结果表明,该控制器能有效克服不确定干扰,控制性能良好。4.基于虚拟样机技术对双柔性关节-柔性臂空间机器人动力学模型及控制策略进行了验证。使用Solidworks和Adams软件建立了双柔性关节-柔性臂空间机器人的虚拟物理样机,并结合Matlab/Simulink搭建联合仿真平台。在此基础上,分析了各种情况下的仿真结果与理论仿真的差异。仿真结果表明,本文的动力学模型和控制策略性能良好。