轮式移动机器人(wheeled mobile robot,WMR)是一类具有代表性包含非完整约束的多输入多输出(MIMO)欠驱动非线性系统,其运动控制问题极具挑战性。由于轮式移动机器人本身结构的灵活性,其被广泛地应用在各个领域(如工业、农业、军事等),这些领域的应用意味着轮式移动机器人的工作环境复杂,且容易受到多种不确定性和扰动的综合影响。其中,未知可移动的负载使得移动机器人的质心不确定,从而使系统模型的反对称性质不再成立,给移动机器人的运动控制带来挑战。如何提高在此复杂不确定下轮式移动机器人的运动控制性能有重要意义。本研究在包含参数不确定性、侧滑和纵滑干扰等情况下,给出了质心不确定下移动机器人更具一般性的建模和运动控制方法。探讨了执行器输入饱和与执行器故障情况下轮式移动机器人的运动建模和控制问题,设计了误差指数收敛、轨迹输出受限等提高运行性能的自适应控制器。主要研究内容包括:(1)研究了轮式移动机器人在质心不确定情况下的运动学和动力学建模问题,根据现有研究状况的不足与拉格朗日理论,建立了更具有普适性的运动模型,此模型能够反应质心的变化和不确定性。(2)在质心不确定情况及非线性特性影响下,为了解决轮式移动机器人的轨迹跟踪问题,引入滤波变量和应用核心函数的方法设计了自适应控制器,该控制器能够使得轨迹跟踪误差最终有界。(3)研究了在质心不确定情况下,轮式移动机器人的轨迹跟踪误差指数收敛问题,通过引入中间变量和应用核心函数的方法设计了自适应控制算法,该算法能够使得轨迹跟踪误差按照指数的速度收敛,也就是保证了轨迹跟踪的暂态与稳态性能。(4)探讨了在质心不确定情况下,轮式移动机器人的轨迹输出受限跟踪问题,巧妙地基于反正切函数引入中间变量,采用反演(Backstepping)的设计方法,设计了能使轮式移动机器人在预先设定的轨迹范围内运行的自适应控制算法。最终,仿真结果验证了所设计方法的有效性。