多轮式移动结构是一种经典的非线性欠驱动非完整系统,在工业生产、航天航空和军事等领域都有着广泛应用。近年来在运动控制方面的研究取得丰富成果,但在精确轨迹跟踪方面仍存在部分问题,如初始速度误差导致累积位置误差大,动力学模型存在参数不确定性和外部扰动影响等。针对以上问题,本文分别以三轮式移动结构和拖-挂轮式移动结构为研究对象展开讨论。当三轮式移动结构做光滑曲线运动时,后两轮轮轴中心必须满足横向速度为零这一非完整约束。理清车轮转速和它们运动速度的完整约束关系,结合所有的约束方程和Euler-Lagrange方程推导出相应动力学方程。根据运动曲线与运动速度之间的重要关系,将目标轨迹曲线转化为速度目标形式,然后引入目标轨迹曲线的相对曲率设计合适的动态轨迹跟踪目标。该动态轨迹跟踪目标可以将运动学方程和动力学方程有机结合,并将原运动任务转化为一般的轨迹跟踪控制问题。对于拖-挂轮式移动结构,拖车和挂车的轮轴中心也都满足横向速度为零这一非完整约束条件。除此之外,拖车与挂车的运动轨迹曲线的相对曲率必须满足一个关键方程。基于该运动规律,结合动态轨迹跟踪目标可以设计合适的力矩控制器使得拖车和挂车能分别精确跟踪不同的目标轨迹曲线。事实上,动态轨迹跟踪目标设计可以根据实际需要来选择合适的前向速度目标,减少由初始速度误差引起的累积位置误差。由于动态轨迹跟踪目标的本质是跟踪目标曲线的相对曲率,因此跟踪该目标即跟踪目标曲线的曲率,能够从根本上防止速度误差被累积成越来越大的位置误差。该方法不仅简单,易于实现,且跟踪精度高,为其他多轮式移动结构的精确运动控制设计提供了新思路。