随着人类社会发展对资源消耗的日益加剧,核能作为一种低成本高储量的清洁能源,已经受到世界各国的广泛关注,掀起了一股开发利用的热潮。由于核辐射性,操作人员难以近距离维护核设施及处理核废料,因此用主从机械手代替人完成相关任务成为最佳的选择。目前,主从机械手在国外已被广泛应用于核电站和核科学试验中,但在国内尚处于起步阶段且部分核心技术受到国外封锁。对主从操作来说,主手力感反馈成为决定主从机械手工作品质的核心和关键。因此,研制主从机械手力感反馈控制系统,精确快速地实现力感反馈,对于核工业发展具有重要意义。论文在分析现有主从机械手研究现状和力控制策略应用于力感反馈存在的问题基础上,确定了电机驱动钢丝绳—绳套传递式夹持力感伺服控制方案。论文首先介绍了主从手夹持系统设计方案和工作原理,确定了交流永磁同步电机作为驱动执行元件,利用钢丝绳—绳套进行力传递的主从夹持系统的设计方案。在此基础上对运动控制器、驱动电机、传感器、钢丝绳等关键部件进行了选型。主从手夹持系统属于典型的双向伺服控制,分为角位置控制和力感伺服控制两部分。针对夹持力感伺服控制系统,通过推导其传递函数,建立数学模型,在此基础上设计了PID控制器,对其控制效果进行了仿真分析和实验验证。针对主手手柄转动产生的位置干扰,考察了其在PID闭环控制条件下对整体控制特性的影响。结果表明,在正常操作范围内,主手手柄角位置的干扰能够忽略。在参数整定时,结合闭环系统阶跃响应曲线的特性分析,建立其与PID各参数的关系,进行了参数优化。最后利用Fuzzy-PID控制理论,设计了模糊自整定PID控制器。利用Matlab/Simulink创建了系统模型,分别进行了PID和Fuzzy-PID的单位阶跃响应仿真分析。结果表明,模糊自整定PID方法能够满足控制要求,性能较好,整定过程较为简单快速、省时省力,尤其适用于已知模型传递函数的情况。