近年来,轮式移动机器人（Wheeled Mobile Robot,WMR）因其结构简单,稳定性强的特点使其在物流交通、消防安全、宇宙探索等领域得到了广泛应用。因此,轮式移动机器人被越来越多专家学者所研究。针对轮式移动机器人,主要围绕三个方面进行探索,包括环境感知、地图规划以及跟踪控制,其中跟踪控制是解决如何让轮式移动机器人跟随由计算机给出的参考轨迹的问题。轮式移动机器人在运动过程中可能会受到户外大风的阻力、路面颠簸等外界因素的影响,且轮式移动机器人本身还具有模型的不确定性、欠驱动等问题。因此,如何通过设计有效的控制器,使轮式移动机器人能够稳定跟随参考轨迹显得尤为重要。本文主要研究工作内容如下:首先,建立轮式移动机器人的运动学模型和动力学模型,解耦动力学模型,并在解耦后的动力学模型中引入了直流电机模型,推导出了轮式移动机器人的二阶动力学模型。考虑轮式移动机器人质心与几何中心不重叠的情况,设计运动学控制器,使轨迹跟踪的位置误差渐进收敛,考虑到动力学模型的不确定性以及外部扰动的存在,使用线性扩张状态观测器估计总扰动,改进的滑模控制器补偿扰动的观测误差,使得速度误差指数收敛。同时,通过圆形轨迹跟踪实验验证了提出控制策略的有效性和优越性。然后,针对传统运动学控制器参数难以调节的问题,提出了自适应运动学控制器,使得位置误差收敛速度加快。针对动力学模型的不确定性和外部扰动,设计了改进的固定时间状态观测器以及自适应非奇异终端滑模控制器,使得扰动估计误差固定时间收敛,速度误差有限时间收敛,通过理论分析证明了提出的控制策略的稳定性,并通过八字轨迹跟踪实验验证了提出算法的有效性。最后,考虑了轮式移动机器人在轨迹跟踪过程中可能出现速度传感器失灵的情况,通过设计状态观测器对轮式移动机器人的速度进行估计,用估计值进行内环的速度控制,基于Super-twisting算法设计动力学控制器使得速度误差有限时间收敛,并通过理论分析证明了系统的稳定性。半实物仿真验证了方案的可行性,并通过对实验结果的分析,指出实验效果不理想的原因以及改进方案。