在空间遥操作系统中,主端操作者操控主端机械臂运动,该运动信号通过传输信道传送到从端机械臂,从端机械臂就可以代替主端操作者来完成各种空间任务。实际执行任务过程中,稳定性和跟踪性是遥操作系统的两个重要性能,而天地间存在的通信大时延和从端环境模型的不确定性是影响遥操作系统跟踪性能的重要原因,这会导致主从端机械臂之间的位置和力跟踪误差,严重情况下甚至使系统进入不稳定状态。本文研究了空间遥操作系统的大时延和环境不确定性问题,论文的主要工作如下:针对大时延和未知环境问题,提出了一种基于自适应Smith预估器的遥操作系统双边PID控制方法。首先,为了解决实际模型与所建模型存在误差的问题,将传统模型参考自适应方法中的被控对象和可调系统对调,并采用李雅普诺夫能量函数法设计自适应算法,以此对系统模型进行辨识及即时校正。其次,将辨识结果作为Smith预估器的参考模型,以此完成自适应辨识与Smith预估控制算法的融合,实现对遥操作系统在大时延和环境参数不确定情况下的有效控制。针对空间遥操作系统中采用的离散化数据传输方式,分析了系统的离散化模型建立方法,并设计了相应的离散化控制方法。首先采用最小二乘法辨识得到系统离散数学模型,基于此辨识模型设计了系统状态输出观测器,然后结合自适应控制算法,使得系统的控制量可以随着观测器输出的变化而改变,从而实现了在离散化系统中对大时延和未知环境问题的有效抑制。搭建了空间遥操作系统的实物实验平台。以实验室自主研制的三自由度手控器为主端机械臂,Falcon力反馈手控器作为从端机械臂,采用C++语言编写了相应的控制接口和算法实现。在实物实验中设计了遥操作系统从端的自由运动、接触运动两种运动方式,考察了空间遥操作系统在大时延未知环境下系统的稳定性和跟踪性能,以验证本文所提出的方法的有效性。