本文以非完整移动机器人为控制对象,围绕非完整移动机器人运动控制问题中最重要的点镇定控制和轨迹跟踪控制问题展开理论和应用研究。目的在于构建一个理论上稳定有效并且应用中实际可行的由点镇定控制器和轨迹跟踪控制器组成的非完整移动机器人运动控制系统。 首先,对于点镇定控制,本文建立了全局坐标系下用极坐标表示的位姿误差模型,利用闭环系统模型本身的非连续性提出了一种新的非线性状态反馈控制律,使闭环系统状态空间方程具有原点孤立平衡状态。通过分析在该控制律作用下的闭环系统的原点局部一致渐近稳定性,确定了控制器参数的取值范围。用李雅普诺夫候选函数方法,得出了在该控制律作用下的闭环系统在原点具有全局一致渐近稳定性的结论。 然后,对于轨迹跟踪控制,本文建立了局部坐标系下用直角坐标表示的位姿误差模型,提出了一种新的非线性状态反馈控制律,使闭环系统状态空间方程具有原点孤立平衡状态。通过分析在该控制律作用下的闭环系统的原点局部一致渐近稳定性和在非原点孤立边界平衡状态的不稳定性,确定了控制器参数的取值范围。用李雅普诺夫候选函数方法,得出了在该控制律作用下的闭环系统在原点具有全局一致渐近稳定性的结论。 最后,本文基于SmartROB2非完整中型自主轮式移动机器人,从软件设计上编程实现了非完整移动机器人运动控制系统,计算机仿真和平台实验结果验证了本文所设计的点镇定控制律和轨迹跟踪控制律的有效性。