为了深入认识自然界中的未知领域、处理危险物质和应对灾难环境,人们发展了遥操作技术。通常来说,遥操作系统是一种能够在人的操纵下完成难以接近或具有危险性任务的远距离操作系统。它由操作者、主端、通信、从端和现场环境组成;通过主端和从端,系统能够把人的智力映射到现场环境,以完成复杂任务。由此可见,遥操作系统实际上是一个人机协作系统。为了提高工作效率,除视觉信息外,往往还需要将从端与现场环境的相互作用力反馈给操作者,使操作者产生身临其境的感受,这就是所谓的力反馈遥操作系统。在力反馈遥操作系统中,主端和从端之间的通信时延会恶化系统的性能,严重时甚至造成系统的不稳定,因此时延是系统设计者长期关注的问题。基于无源性的控制策略是目前常用的解决方案。论文包含以下内容:1.对遥操作系统的发展历程及研究现状进行综述,指出人们在通讯时延方面所做的工作及遥操作系统的发展趋势。2.遥操作系统的整体结构及通信时延引发的问题。通常用二端口网络描述系统的整体结构,由通讯环节引发的信号传输时延会对系统的稳定性产生影响。3.早期实验回顾。在遥操作系统的发展初期,实验是研究系统性能主要手段。通过实验观察,研究人员提出了“走走停停”控制策略和监督控制策略。4.无源性与稳定性。通过对无源性物理意义的理解,指出系统的储能函数即为类李雅普诺夫函数。当时间趋于无穷时,系统的能量趋于零,得出具有无源性的系统是稳定的这一结论。5.基于无源性的控制策略。时延造成了通信环节的有源性,为保持无源性,散射矩阵方法和波变量方法是针对定常时延行之有效的控制策略,而外接增益方法和运算方法是针对时变时延的解决方法。6.用MapleMapleSim进行算法仿真,分析了引入定常时延前后遥操作系统的稳定性及主端、从端的位置、速度和力信号的跟踪性,验证了无源控制策略的正确性和有效性。构建3D模型进行物理模型仿真,具有良好的动画效果。