全向移动平台由于无需借助任何转向机构便能在平面内以任意方向移动,拥有极高的灵活性,因此被广泛应用于需要高机动能力且作业空间狭窄的场合,如空间探测、平面雕刻等。轨迹跟踪控制可以驱使全向移动平台沿着期望的轨迹运动,但在运动过程中由于受到建模误差、外部扰动等不确定性的影响,降低了跟踪精度。此外,轨迹跟踪控制器中的参数选取往往影响控制性能与控制成本。针对以上问题,本文主要研究了不确定性存在情况下三轮全向移动平台的轨迹跟踪控制以及控制优化问题。具体内容如下:（1）分析了三轮全向移动平台的运动学特性,在此基础上结合电机模型建立了移动平台的动力学模型。将期望的跟踪轨迹视为系统约束施加在“无约束系统”上,由乌卡基本方程获得全向移动平台满足轨迹约束时的控制输入,实现理想情况下的轨迹跟踪控制,仿真结果验证了跟踪直线与圆形轨迹时的情况。（2）基于乌卡基本方程,设计了一种自适应鲁棒控制策略用于处理系统中的不确定性。该控制可以实现初始偏差抑制以及不确定性补偿。控制中的自适应项遵循渐亏型自适应率变化,能根据系统状态调整自适应参数大小来提高系统性能,也可以防止自适应参数持续增大。基于李雅普诺夫方法证明了自适应鲁棒控制可以使约束误差以及自适应参数满足一致最终有界性。与PID控制和缺少自适应项的所提控制进行对比,仿真结果表明该控制方法能有效处理时变不确定性。（3）利用模糊集合理论描述了三轮全向移动平台中的系统参数不确定性与输入扰动不确定性。结合系统论与模糊集合理论将动力学系统转化为模糊动态系统,设计了一种参数可调的鲁棒控制器补偿不确定性。由于模糊信息仅用于描述不确定性,因此所设计的控制器的形式是明确的。基于李雅普诺夫方法证明了设计的鲁棒控制可以使跟踪误差满足一致最终有界性。（4）利用非合作博弈理论构建了参数优化模型。对每个待优化参数设计了各自的代价函数,代价函数包括稳态成本、瞬态成本与控制成本三项性能指标。通过解模糊操作保证了所设计的代价函数不包含模糊变量,同时证明了所构建的优化模型其纳什均衡策略组合是唯一存在的。与LQR控制、带有状态约束的LQR控制进行对比,验证了系统具备鲁棒性与优化性。