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针对导致遥操作系统性能下降甚至不稳定的时变大时延问题，提出一种基于在线时延预测的广义预测控制（GPC）方法。鉴于空间遥操作系统一般由多自由度主、从端构成，而且环境模型未知，则在主端以一种基于稀疏矩阵的核非线性回归方法设计时延预测器，同时将多自由度从端机械臂的非线性动力学模型线性化，根据预测的时延设计GPC，使系统稳定并且满足位置和速度跟踪性能要求。在从端，通过设计非线性补偿器以补偿从端的非线性部分。仿真取得有效结果。