本论文受国家重点实验室基金、国家千人计划基金资助。自60年代末期开始的轮式移动机器人(Wheeled Mobile Robot, WMR)研究起,机器人技术逐渐成熟,并逐渐运用于人们生活的各个方面。针对日益高要求的控制精度,本文针对一个具体的轮式移动机器人平台提出了两整套的控制策略,通过算法的优化方法提高系统的运动精度。首先,轮式移动机器人是一个典型的多输入多输出非完整约束系统,系统中也存在参数不确定性和模型不确定性。本文针对轮式移动机器人建立了包含直流电机电磁力学模型在内的完整的动力学模型,并且进行了系统辨识与解耦分析。其次,根据得到的简化系统模型与实际系统的对比,发现系统存在低频摩擦力影响与高频模型不确定性影响。为此设计了μ-synthesis控制器,该控制器在系统所能达到的频宽范围内,能最大程度地削弱摩擦力的影响,并且其中的参数不确定性模型能够较好的涵盖系统相对高频的模型不确定性,达到了一个较好的鲁棒特性。其中在轨迹线跟踪实验中设计了内外环控制框架,将μ-synthesis控制器很好地应用到了实际平台。最后,针对实际中系统辨识存在误差,系统特性也会受到负载、工况、环境等因素影响的情况,在动力学中进一步设计了自适应鲁棒控制器(ARC),以满足自适应和鲁棒性能方面的要求。该控制器中使用投影自适应率实时更新模型参数,结合滑模的控制思想额外附加一个非线性反馈控制项,该项可以使系统具有较强的鲁棒性能,并且使系统达到一个很快的响应性能。其中在避障实验中设计了三层控制框架,涵盖了轮式移动机器人系统的路径规划、运动学与动力学控制。在最上层使用了改进的二叉树路径规划算法,底层的自适应鲁棒控制保证了上层算法的实际应用性,各层相辅相成,达到避障路径最短的效果。