关节作为空间机械臂系统的重要组成单元,目前被广泛应用于大型空间机械臂、太空机器人以及各类空间设备中。齿轮副间借助间隙发生相互作用,但随着间隙的增大,机械臂振动越来越剧烈,会影响机械臂的工作精度,甚至会导致机械臂执行任务失败。因此,系统开展考虑间隙的空间机械臂关节动力学特性分析以及控制策略研究工作具有重要的理论意义与应用价值。面向空间机械臂在轨操作任务,以考虑行星齿轮间隙的空间机械臂关节为研究对象,本文重点对机械臂关节动力学建模与控制策略展开分析与研究,主要内容如下：首先,建立了考虑间隙的空间机械臂关节动力学模型。在综合考虑轮齿柔性、啮合阻尼、齿侧间隙、啮合误差等非线性因素的基础上,构建出空间机械臂关节动力学模型。其次,提出了一种考虑间隙影响的行星齿轮传动关节模型高效求解方法。鉴于空间机械臂关节动力学模型参数的强非线性特点,在哈密顿体系下对模型进行求解,并进行仿真实验验证,完成了齿侧间隙、啮合刚度等非线性因素变化对关节动力学特性的影响分析。最后,对空间机械臂关节控制策略进行研究。基于逆向补偿设计思想,设计了一种滑模控制器,实现了系统高精度轨迹跟踪,通过与PID控制策略进行对比,证明了滑模控制方法在系统稳定性及精确度方面的优势。同时,基于DOB扰动观测器结合滑模控制方法,补偿间隙对系统运动控制造成的影响。通过引入DOB扰动观测器减小间隙的非线性影响,并结合滑模控制策略进一步削弱DOB扰动观测器产生的未估干扰影响。