非完整约束广泛存在于轮式机器人、多指机械手、空间机器人等系统中。由于非完整约束的存在,以及系统本质非线性,解决这类系统的控制问题很有挑战性,因此,研究非完整系统的控制问题具有重要的理论价值和实际意义。轮式移动机器人是一类典型的非完整系统,其运动控制问题一般可分为三类:路径跟踪控制、轨迹跟踪控制、点镇定。本文深入研究了轮式移动机器人的轨迹跟踪控制和点镇定的相关问题。在实际应用中,为了保证移动机器人运行的平稳性,会限制机器人控制速度的大小。本文第三章以移动机器人的运动学模型为对象,在控制输入饱和的约束条件下,设计了两种不同的全局轨迹跟踪控制器。首先,采用Backstepping思想,设计了非连续轨迹跟踪控制器,证明了跟踪误差全局一致渐近趋于零;然后,通过选取合适的李雅普诺夫函数,采用李雅普诺夫直接法设计了连续时变轨迹跟踪控制器,并且证明了闭环系统全局一致渐近稳定,设计的两种控制器都具有良好的跟踪效果,并且都满足给出的输入饱和约束条件;最后通过仿真示例分析了控制器参数对跟踪性能的影响。进一步,移动机器人的动力学特性会影响实际系统的跟踪效果,而且移动机器人的负载变化等因素会引起物理参数的变化,同时系统也会受到外部干扰,使移动机器人具有不确定性。本文第四章引入了移动机器人的动力学模型,研究了系统在参数不确定和外部干扰的情况下的轨迹跟踪控制问题。首先,考虑系统具有参数不确定,利用输入-输出反馈线性化技术得到具有非线性不确定项的线性跟踪误差模型,基于滑模控制设计了鲁棒轨迹跟踪控制器,并且分析了参数摄动对控制器的影响,给出闭环系统稳定的充分条件;然后,同时考虑系统具有参数不确定和有界外部干扰,通过自适应更新控制器增益,设计了鲁棒自适应控制器,抑制了参数不确定和干扰对系统性能的影响,具有良好的跟踪效果。非完整系统的一个重要特点是,不存在光滑的静态或动态反馈控制律将系统镇定到平衡点,因此解决点镇定问题具有挑战性。本文第五章研究了移动机器人运动学模型具有参数不确定情况下的点镇定问题,车轮半径和两轮之间的距离参数未知但有界,移动机器人上的关键点C到轮轴中心的距离d未知,通过自适应律对参数d进行估计,设计了光滑时变镇定控制器,保证闭环系统中的各个状态指数趋于零,最后给出了控制器参数的选择条件以保证系统的鲁棒性。