机场围界是保障飞机安全运行最重要的一层防线。本文针对山东省济宁曲阜机场的机场围界巡检环境,完成了机场围界巡检机器人控制系统的设计与开发,主要研究内容如下:首先,根据机场围界巡检要求进行需求分析,设计了机场围界巡检机器人控制系统总体架构,并分解成硬件架构和软件架构进行分开说明,同时完成了核心设备选型。其次,根据控制系统总体架构设计,使用分层设计的思想完成机场围界巡检机器人设备布局及内部电气系统设计,方便后期的维护与功能拓展。根据运动设备与传感器设备控制需求,用模块化的设计思想将运动控制板划分为电源管理模块、CAN总线通信模块、以太网通信模块、485总线通信模块和继电器控制模块六个模块进行分别设计,完成了各模块电路原理图设计并且通过了实际运行的验证。再次,基于机场围界巡检道路平整度较差的特点,建立机场围界巡检机器人三维运动学模型并进行简化。针对传统原地转向模型和阿克曼模型的缺点,利用机器人的冗余运动控制结构,设计前后轮同时转向模型,既实现机器人边行进边转向,无最小转向半径限制,也实现在相同转向半径下,车轮最大转向角大幅减小。提出基于SG滤波算法的多重轨迹平滑算法,增强参考轨迹的可跟踪性。以机器人运动学模型为基础,设计轨迹跟踪模型预测控制器,并进行仿真验证,实现多目标约束条件下高精度的轨迹跟踪控制。然后,基于机场围界巡检区域场景广阔,巡检总里程数较长的特点,引入多机器人任务分配系统。根据机场巡检任务类型及分布,对机场多机器人巡检任务分配问题建模,提出一种基于巡检点平均空闲时间最小的机器人规模优化指标,在基于优质基因改进的遗传算法任务分配的策略下,确定机场围界巡检机器人最优化数量,实现机场围界多巡检机器人系统任务分配。最后,对机场围界巡检机器人系统进行展示,并在机场环境下进行系统联合调试。测试结果表明,本文所设计的机器人运动控制、轨迹跟踪及任务分配算法稳定可靠,验证了机场围界巡检机器人控制系统的可行性。