可展机构在航空航天、机械、建筑及日常生活等领域得到广泛应用，尤其是随着航空航天技术的飞速发展，对可展机构的研究受到国内外学者的关注。由于可展机构往往构件数目多、结构复杂，且要求其质量轻、工作空间大、展开折叠动作可靠、快速准确，因此对可展机构的研究，除了其构型设计、可展开性能之外，机构动力学与控制问题成为可展机构研究的热点。同时，因为可展机构的高度非线性与时变特性，考虑刚柔耦合的机构动力学与控制问题则更为复杂，也是可展机构研究领域的难点问题。　　 本文以剪式柔性可展机构为对象，围绕可展机构设计、结构模态特性分析、刚柔耦合动力学建模、控制系统设计、实验研究等问题，旨在发展柔性可展机构刚柔耦合动力学高效率、程式化的建模及控制方法，实现柔性可展机构刚体运动的准确控制及弹性振动的有效抑制。　　 首先完成了剪式柔性可展机构的方案设计及详细设计，将三组平面剪式机构分别布置在三棱柱的三个侧面上并相互铰接，形成空间剪式可展机构，提高了可展机构的刚度。在机构的底面安装相互成120度角Y形布置的三条导轨，采用钢丝绳驱动，可实现三个滑块的同步运动，从而实现可展机构的展开与折叠。所设计的空间剪式机构结构紧凑、占用空间小。在方案设计的基础上，对剪式可展机构进行传力特性及运动学特性分析，完成了零部件的详细设计及运动仿真。　　 运用有限元方法，建立了剪式可展机构的结构动力学模型，完成了模态计算、分析与仿真，得到其固有频率与振型。分析了平面、空间可展机构以及串联级数不同时的模态特性，研究了可展机构展开角、结构参数与模态特性之间的关系。　　 剪式铰是组成剪式可展机构的重复单元，考虑刚体运动与弹性振动之间的耦合，建立了剪式铰单元微分代数形式的动力学方程，并通过零空间法将其转化为最小未知量系统。在此基础上，将剪式铰单元作为子系统，针对子系统间相互耦合且具有重复闭环结构的系统，提出了一种高效计算的子系统递推算法，避免了求解整个系统的大规模运动方程。建立了剪式可展机构的刚柔耦合动力学方程，通过仿真，得到其动力学特性曲线，分析了不同参数对动力学特性的影响。　　 以所建立的动力学模型为基础，运用奇异摄动理论，将柔性可展机构划分为慢变子系统和快变子系统，在不同时间尺度下分别设计控制规律，对慢变子系统设计了自适应模糊PD控制，对快变子系统采用最优控制，通过组合控制器实现对剪式柔性可展机构的控制，在实现大范围刚体运动的同时，实现了对弹性振动的有效抑制，仿真结果表明了该方法的有效性。　　 最后，以所设计的剪式可展机构为基础，构建了可展机构的模态特性实验平台。完成了可展机构的结构动力学性能辨识，并和有限元计算的结果做了对比分析，二者能够较好吻合，证明了有限元分析的有效性及实验方案的可行性;对剪式可展机构在开环控制下的动力学特性进行了测试和分析，为剪式柔性可展机构动力学参数辨识与实验建模奠定了基础;基于MATLAB的RTW工具箱搭建了剪式可展机构闭环实时控制实验平台，对所设计的控制算法进行了实验研究，通过对实验结果的分析，验证了控制算法的有效性。