空间大尺寸结构在空天建设中被广泛使用,但受运载火箭运输尺寸的限制,需要通过在轨组装技术进行安装。其中,桁架与机械臂结合的方案是一种较有前景的在轨组装方案。借助安装在桁架上的机械臂,空间结构的待组装模块可以被依次组装起来。为了获得更大的工作空间,桁架长度会不断加长,伴随而来的是其支撑刚度不断降低。所以,当机械臂进行组装作业时,运动产生的激励容易诱发振动,而桁架的振动不仅会降低机械臂末端的定位精度,甚至会与已经组装好的空间结构发生共振,产生灾难性后果。为保证系统平稳、高效、精准地运行,本文对在轨组装过程中柔性基座机器人系统的动力学模型、轨迹规划以及振动控制等问题进行了研究。首先,采用假设模态法来描述柔性基座的变形,解决了柔性基座具有的无穷维特性而带来的建模难题。再利用拉格朗日方程详细推导了柔性基座机器人系统的动力学模型。借助ANSYS软件验证了复杂边界条件下由理论推导出的柔性基座固有频率和模态函数的正确性。再通过MATLAB数值仿真、ADAMS软件仿真结果进行对比,验证动力学模型的正确性。其次,研究了系统在模型准确和不受外界扰动假设下的开环控制策略,即抑振轨迹规划问题。研究了机械臂进行组装作业时,机械臂在不同运动轨迹下对柔性基座振动的影响。提出一种非均匀插值样条轨迹,利用定向遗传算法对非均匀插值样条抑振轨迹进行优化。解决了柔性基座机器人系统的抑振轨迹规划问题。再者,考虑柔性基座机器人系统在参数不确定性和外界时变未知扰动影响下的闭环控制问题。采用奇异摄动理论将系统进行分解为慢变子系统和快变子系统。针对慢变子系统,提出了一种新型固定时间自适应终端滑模控制器,并采用LQR技术对快变子系统进行最优控制,将两个子系统的控制器组合成整个系统的复合控制器。实现了柔性基座机器人系统的固定时间轨迹跟踪和振动抑制,与传统固定时间滑模控制器相比,收敛速度更快。最后,在之前基础上,进一步考虑了实际物理系统中执行器存在未知死区情况下的控制问题。结合虚拟力与期望轨迹,生成了一种既能反映机械臂关节运动状态,又能表征柔性基座振动的混合轨迹。在混合轨迹的基础上,设计一种改进的自适应超螺旋滑模控制器,解决了系统在参数不确定、外界扰动、输入死区下的轨迹跟踪和振动抑制问题。与传统的自适应超螺旋算法相比,解决了自适应参数更新律无法动态调节的缺陷,提高了算法的收敛速度。