随着航天科技的迅速发展与航天应用需求的日益增长,作为开展载人航天活动必不可少的工具,柔性空间机械臂的应用越来越广泛。然而,由于关节和臂杆柔性的存在,机械臂在轨服务过程中容易激起柔性结构弹性振动,导致关节定位的精度和效率降低。因此,柔性空间机械臂的动力学与控制问题成为机械臂在轨服务过程中的关键问题之一。本文围绕考虑关节柔性的双连杆机械臂动力学与控制问题进行了一系列研究,主要包括柔性机械臂动力学建模、主动控制策略以及地面实验系统研究等。首先,结合刚柔耦合多体系统动力学基本理论,分别采用自然坐标法(NCF)与绝对节点坐标方法(ANCF)对关节与臂杆进行离散建模,获得了考虑关节和臂杆柔性的双连杆机械臂刚柔耦合动力学模型,并对系统动力学方程进行数值求解,获取关节转角轨迹与臂杆末端弹性变形。其次,采用拉格朗日原理,推导建立了双连杆柔性机械臂状态空间模型,以此为基础,开展双连杆柔性机械臂主动控制策略研究。分别设计了基于关节转角跟踪误差的PD控制器与基于关节输入能量的LQR最优控制器,采用Simulink对系统进行了仿真控制,并对不同控制参数的选择开展了灵敏度分析。然后,针对双连杆柔性机械臂对关节定位精度提升与臂杆末端弹性振动抑制两方面需求,对比分析不同控制策略的优劣,提出一种LQR-PD联合控制策略,采用Simulink搭建了基于LQR-PD联合控制的双连杆柔性机械臂系统仿真框架并进行了数值仿真,验证所提出的控制策略的有效性。最后,基于加拿大Quanser公司生产的双连杆柔性机械臂等设备,搭建了双连杆柔性机械臂半实物仿真控制实验平台,采用Simulink与QUARC开发环境,进行了半实物仿真控制实验。通过实验数据与仿真数据的对比,提升仿真置信度,进一步验证了本文所提控制策略的可行性。