王宏民， 闫志远， 刘子文， 杜志江

(1.哈尔滨工业大学 机器人技术与系统国家重点实验室，哈尔滨150080;2.黑龙江科技大学 电气与控制工程学院，哈尔滨150022)

0 引 言

诸多学者对双向操作的控制方法和控制结构进行了探索和研究，特别是80年代末和90年代初，混合矩阵、散射理论、无源性控制［1-2］，以及实现理想透明性控制结构的出现，更是推动了双向控制的发展，促使其应用到宇宙空间、医疗、水下、微纳操作等许多领域［3］。近年来，一些学者开始考虑环境对控制系统的影响，将环境阻抗加入到控制系统的设计中［4］。然而，环境阻抗仅仅是环境对控制系统影响的一个方面，从手与环境交互的模式，即具体的任务特点，更应该是一个值得注意的问题。确切地说，系统的性能和稳定性甚至控制结构都依赖于具体要完成的任务［5］而定。

针对柔性环境进行双向操作控制方法的研究，笔者分析整个系统各个变量之间的因果关系，确定作业在柔性环境的机器人系统所属的类型。在此基础上，提出基于扰动观测器和低通滤波器的F - P双通道控制方案，并对该方案的稳定性、透明性等进行分析和讨论。通过仿真和实验，验证所提出方案的可行性。

1 因果关系

双向操作系统常用线性二端口网络模型来描述，如图1 所示。这种表示方式虽然有利于对系统的输入阻抗、无源性等进行研究，但无法表示众多变量之间的依赖关系。事实上，系统的输入输出关系不仅会影响系统的稳定性条件，还影响控制参数的选择和系统性能的好坏［7］。……