随着我国航天事业的快速地发展,空间机器人将在未来的在轨作业和空间站建设发挥举足轻重的作用。空间机器人由于所处的环境十分恶劣以及零部件的老化,在进行太空作业过程中执行机构或传感器有可能会发生失效故障,若一旦出现故障无法及时解决,会严重影响系统的控制精度和稳定性,甚至会带来灾难性的后果,因此对空间机器人的故障诊断和容错控制的研究很有现实意义。同时,为了减少液体燃料的消耗,系统载体位置不进行控制。考虑到太空作业对机器人负载能力逐渐增大的需求,双臂空间机器人的研究和设计也很有必要性。此外,由于机械臂结构上采取轻量化设计,机械臂的柔性问题需加以考虑。基于上述背景,本文对刚柔混合空间机器人的分散容错控制进行了相关理论的研究。首先,基于第二类Lagrange方程、描述柔性臂柔性变形的假设模态法和柔性关节的简化模型-线性弹簧模型,并且考虑动量和动量矩守恒定律,先后建立了刚性单臂、双臂、柔性臂及柔性关节的动力学模型。为后续的控制方案设计奠定了基础。其次,本文在刚性单臂空间机器人执行机构发生部分失效故障情况下,设计了分散反演终端滑模容错控制方案。利用分散思想,将空间机器人系统分散为若干子系统,然后引入反演的思想,通过神经网络补偿子系统动力学模型中的参数不确定项和关联项,分别对子系统设计容错控制器以实现对其的单独控制。再次,针对存在外部扰动的双臂空间机器人执行机构发生故障的问题,提出了一种基于分散反演神经网络与时延控制相结合的分散容错控制。将外部扰动和执行机构故障视为未知动力学部分来处理,利用时延控制的逼近能力补偿执行机构的故障,在不需要对故障进行在线检测和隔离的前提下,能实现实时容错控制。然后,为了解决柔性臂空间机器人执行机构部分失效故障和弹性振动问题,基于奇异摄动理论,设计了慢变子系统的分散反演终端滑模容错控制和快变子系统的PD反馈控制的组合控制方案,以实现故障的容错、轨迹的精确跟踪和弹性振动的主动抑制。最后,在柔性关节空间机器人执行机构发生部分失效故障的情况下,为了能够实现轨迹的精确跟踪和弹性振动主动抑制,基于奇异摄动法,设计了一种基于柔性补偿的分散反演神经网络容错控制和速度差值反馈控制的组合控制方案。将本文所设计的控制方案应用到空间机器人进行数值仿真实验,仿真结果显示了方案的有效性。