在军事领域,无人车辆具有人员替代性和高隐蔽性等优点,能够在战场上发挥巨大的作用;在民用领域,无人车辆及其衍生的主动安全技术能够减少交通事故的发生,保证人身财产安全。而轨迹跟踪作为无人车辆技术的重要组织部分,直接影响无人车执行任务的能力,对此开展研究具有十分重要的意义。相关学者对无人车轨迹跟踪问题进行了大量的研究,他们普遍在一辆已有无人车的基础上进行动力学控制策略的设计,造成研究成果始终局限在有人驾驶的传统车辆的动力学理论中,并没有对无人车辆自身的动力学关注点、布局设计等核心问题进行探讨,严重限制了无人车辆动力学控制理论体系的建立和发展。针对这一问题,本文提出一种基于逆动力学模型的无人车辆动力学控制方法,尝试摆脱传统车辆的动力学理论约束,探索无人车辆动力学问题的关注点,研究无人车辆的总体布局特征,并基于此进行轨迹跟踪控制。本文首先提出了一种无人车辆动力学性能的评价方法,基于此面向侧向和横摆两个自由度建立了逆动力学模型,通过对此模型进行动力学分析获得了逆动力学系统的极点和特征参数。其中,极点的实部表明逆动力学模型是恒稳定的,也就是说无人车在布局设计中不必受传统车辆动力学理论中不足转向的约束,极大的提高了布局灵活性;而极点的虚部表明无人车跟踪给定目标时总是需要一个低频的转向角操纵。然后从特征参数的角度出发,探明了质心位置、后轮侧偏刚度及转动惯量等总体布局参数与无人车动力学行为的映射规律,依此得到了无人车辆总体布局设计的一般方法。接着,根据给定路径条件设计了平滑轨迹,在此基础上利用逆动力学模型得到了既定轨迹下的转向角控制律,将控制律输入到执行机构实现了定轨迹跟踪。最后,在Matlab/Simulink环境中搭建了虚拟仿真平台,并开发了原理样车―地面航母‖,在此基础上进行了大量的仿真和实车实验,验证了逆动力学模型的稳态和瞬态响应特性、总体布局与动力学行为映射规律以及基于逆动力学模型的轨迹跟踪控制策略的可行性等理论研究成果。