随着机器人应用领域的不断扩大,人们对移动机器人的控制性能包括暂态性能、稳态性能等要求越来越高,这就要求所设计的移动机器人控制器需要具备良好的预先指定性能。同时由于应用场景越来越复杂,任务越来越多,具有一定编队形式的多个移动机器人在完成某些复杂危险任务时效率会更高、获取环境信息能力也更强。因此,具有指定性能的移动机器人协同控制器设计是现今控制领域一个极具挑战和热点的研究课题。本文系统地研究具有指定性能的非完整移动机器人协同路径跟踪控制问题。具体地,针对具有非完整性约束的移动机器人,在保证每个移动机器人预先指定性能的基础上,考虑一条参考路径和多条参考路径两种情况,研究非完整移动机器人的协同路径跟踪控制方案设计问题。本文的主要工作概述如下:首先,在建立误差方程时将x轴方向误差和y轴方向误差合并为距离误差,从而解决了移动机器人的欠驱动问题。采用tan型障碍李雅普诺夫函数来处理路径跟踪误差,通过保证tan型障碍李亚普诺夫函数的有界性,调节性能函数使跟踪误差始终保持在预先指定区域内,确保每个移动机器人满足指定性能。其次,在保证每个移动机器人指定性能的基础上,研究多个移动机器人协同运动在同一条参数化路径上的控制问题。结合基于图论的方法和领导者-跟随者法两种编队控制方法,通过邻居间简单的路径参数信息交换来设计协同编队控制器,从而实现多个实际移动机器人均分两个虚拟领导者之间的路径参数间隔并保持预设编队方式协同运动在同一条参数化路径上的控制目标。最后,在保证每个移动机器人指定性能的基础上,研究多个移动机器人协同运动在多条参数化路径上的控制问题。结合基于图论的方法和领导者-跟随者法两种编队控制方法,通过与邻居间简单的路径参数信息交换来设计协同编队控制器,以此实现碰撞避免和多个移动机器人以相同的路径参数协同运动在多条参数化路径上的控制目标。本文对设计的控制方案均通过MATLAB仿真和实物实验,验证了所设计方案的有效性。