轮式移动机器人具有易于操作和机动灵活等特点,被广泛应用于生活服务业、安全防御及自动化生产车间等众多领域。轮式移动机器人的轨迹跟踪控制作为轮式移动机器人应用于实际中需要解决的首要问题之一,得到了广大学者的关注。然而,轮式移动机器人是一种具有非线性、强耦合、多输入多输出及参数不确定等特点的非完整约束系统,无法通过平滑的状态反馈使系统镇定,其控制问题具有极大的挑战性。另一方面,由于滑模控制技术可以通过控制律的切换,使系统进入并维持在具有一定性能的滑模面上运行,具有较好的鲁棒性和响应快速等特点,因此被广泛应用在轮式移动机器人的控制中。本文采用滑模控制技术研究了轮式移动机器人的轨迹跟踪控制问题,并在此基础上,研究了多机器人的领航―跟随编队控制算法。具体的研究内容如下:(1)考虑轮式移动机器人质心与几何中心不重合的情况,基于运动学模型,给出了一种基于滑模双幂次趋近律的轨迹跟踪控制器设计算法。首先,以轮式移动机器人为研究对象,考虑轮式移动机器人的质心与几何中心不重合的情况,结合轮式移动机器人的约束方程,建立了轮式移动机器人的运动学模型,并在此基础上得到轮式移动机器人的轨迹跟踪误差模型。然后,基于轨迹跟踪误差模型设计了一种新的滑模面,并采用双幂次趋近律设计了轨迹跟踪的线速度和角速度控制器,保证了系统轨迹跟踪误差能够快速收敛到零。通过Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统是全局渐近稳定的,并对系统的收敛性进行分析,给出了系统到达滑模面的时间的上界。最后,通过仿真验证了本文所提方法的有效性。(2)基于轮式移动机器人的运动学及动力学模型,给出了一种基于反步法和滑模指数双幂次趋近律的轨迹跟踪控制器设计算法。首先,基于运动学模型,采用反步法设计了线速度和角速度控制器,实现对参考轨迹的跟踪。其次,基于动力学模型设计了一种新的滑模面,并采用指数双幂次趋近律设计了力矩控制器,实现对运动学控制器输出的线速度和角速度的跟踪。通过Lyapunov稳定理论证明了整个双闭环系统的稳定性。最后,通过仿真验证了轨迹跟踪误差可以在较短时间内收敛到零,验证了系统的稳定性。(3)基于跟随者与期望跟随者之间的位置误差模型,给出了一种基于滑模控制的领航―跟随编队控制算法。首先,在跟随者追赶领航者的过程中,根据编队约束条件计算出跟随者相对于领航者的期望跟随位置。然后,在此基础上建立跟随者与期望跟随者之间的位置误差模型,结合滑模控制技术设计跟随者的线速度和角速度控制器。在该控制器的作用下,跟随者通过跟踪期望跟随者的位置来形成编队。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。