双边遥操作系统涉及机器人学,神经学,控制理论和力学等多方面技术,在机器医疗,太空探索和危险环境作业等领域具有极高发展潜力。在遥操作控制算法中,无源控制以能量流动作为设计基础,从物理角度对控制行为做出解释,可优化系统的动态性能。传统的无源控制假设系统中操作者端口无源且不影响能量交换,在进行算法设计时通常对其不予考虑。事实上,当人手操纵机械臂执行任务时,其运动状态具有随机性,可能处于有源状态并对其控制性能造成负面影响。本文首先分析了操作者端口在不同运动状态下的有源性,并设计了两套可用于含有源操作者端口的双边遥操作系统的控制算法。最后,在MATLAB/Simulink平台上对所有理论分析和算法设计进行了实验测试,证明了本文有源性分析方法的正确性和所设计算法的实用性。本文的主要研究成果如下:1.以无源理论为基础,采用基于端口输入输出信号积分的分析方式,将操作者作为单独端口来定性研究其在不同运动状态下的无源性。该方法优化了端口建模方式,将速度vm和位移xm作为操作者感受阻力的诱因。经实验验证,最终得出该端口在特定运动模式下处于有源的结论,避免了原有的人手阻抗建模法的随机性,具有较高真实度,也揭示了传统无源性理论假设的局限。2.结合时域无源理论,设计了一套可用于含有源端口的双边遥操作控制算法。该算法使用无源观察器PO（Passive Observer）对端口瞬时功率p进行监测,以判断其无源性,并使用无源控制器PC（Passive Controller）对额外能量进行耗散,避免了原有的基于能量的控制算法的积分误差和力突变问题,平滑了补偿力fpc的输出,降低了震颤幅度和跟踪误差。这套算法具有一定的普适性,可扩展至多个端口中以调节其各自的无源性对系统整体性能的影响。3.对算法进行进一步优化,设计了一套优化的结合能量罐（Energy Tank）的双层控制算法。在该算法中,使用直接力反馈控制作为透明层以保证透明度,无源层使用能量罐监测操作者端口通过有源行为向系统注入的额外能量,并利用可变阻尼器件B在从端进行耗散,以维持系统稳定性。经仿真测试可知,优化后的系统具有更小的接触抖振,位置跟踪表现良好,具有更高稳定性与更强临场感。该算法改进了原有的含能量罐控制算法的结构,并扩展其功能,首次将其用于调节操作者端口有源对系统的负面影响,具有一定的创新性与实用性。