无人地面车辆是一种可自主行驶或遥控操作,一次或多次使用,并能携带一定数量载荷的地面移动平台,能够按照预先设定的路径行驶及执行某种任务。 由于无人地面车辆具有自动操控和高度智能化的特点,因此,往往可以到达载人车辆难以到达或十分危险的区域,完成人类难以直接完成的工作,因此此类车辆日益受到人们的重视。由于无人地面车辆的动力学方程具有非线性、强耦合及非完整等特点,为了方便研究系统的运动控制与轨迹跟踪,需要建立系统的动力学方程。首先,利用Euler-Lagrange能量法建立非线性动力学模型,并通过降阶的方式消除非完整约束,为后续控制器的设计奠定基础；在此基础上着重考虑轮-地摩擦干扰对车辆轮胎的影响,分析摩擦的作用机理,建立考虑轮-地摩擦干扰的无人地面车辆地面摩擦模型；进一步研究车轮的滑移效应,分析其对车轮纵向作用力的影响,建立考虑动态滑动效应的无人地面车辆轮地摩擦模型。其次,对无人地面车辆的运动控制与轨迹跟踪方法进行研究,提出基于终端滑模技术的轨迹跟踪控制方法。利用双闭环控制策略建立控制系统的结构：外环根据系统运动学方程,设计位姿误差控制器,实现无人地面车辆在惯性坐标系下对任意参考轨迹的跟踪；内环采用终端滑模控制,实现对无人地面车辆运动速度的跟踪。再次,针对无人地面车辆地面摩擦模型中的轮-地摩擦干扰,提出基于自适应律的轮-地摩擦在线辨识与补偿机制。利用梯度下降法分别设计面向整体干扰的自适应律和参数干扰的自适应律,并在自适应摩擦在线补偿机制下,设计系统终端滑模控制器。最后,针对无人地面车辆轮地摩擦模型中的动态滑移干扰,设计考虑径向滑动摩擦的RBF神经网络在线辨识与补偿机制。利用具有万能逼近特性的RBF神经网络逼近不确定性的轮地摩擦,并在RBF神经网络滑动摩擦在线辨识与补偿机制下,设计系统终端滑模控制器。运用Lyapunov稳定性定理,从理论上证明上述各种控制策略作用下闭环系统的稳定性,并通过MATLAB软件进行仿真实验验证各种控制方法的有效性和可行性。本研究能够显著提高无人地面车辆对复杂的非结构化环境适应能力,具有理论研究和实际应用的双重价值。