由于轮式移动机器人具有广泛的应用价值,因此越来越多的学者对其展开了深入的研究。轮式移动机器人处在复杂的工作环境中,容易受到外界环境的干扰,再加上控制量约束等诸多因素,使其轨迹跟踪控制变得更加困难。针对上述问题,引入模型预测控制方法,围绕轮式移动机器人系统的轨迹跟踪控制问题进行了深入研究。首先,考虑到轮式移动机器人受到控制量和控制增量约束的情况,设计了带有软约束的线性模型预测控制的轨迹跟踪控制策略。通过理论分析,证明了该控制策略下系统的稳定性。双移线仿真和圆形仿真结果验证了算法的有效性。其次,考虑轮式移动机器人运动学模型的非线性特性,设计了基于非线性模型预测控制的轮式移动机器人轨迹跟踪控制策略。通过多面体线性微分包含和线性矩阵不等式理论,求得了非线性模型预测控制的终端域和终端控制器,从而保证了算法的迭代可行性和系统的稳定性。通过Lyapunov稳定性理论,证明了闭环系统的稳定性。通过对比仿真验证了算法的有效性。然后,在上一算法的基础之上,考虑了轮式移动机器人受外界干扰的情况,设计了鲁棒模型预测控制的轨迹跟踪控制策略。利用非线性扩张状态观测器去估计系统中存在的外界扰动。针对轮式移动机器人运动学模型的标称系统设计了非线性模型预测控制策略,并与非线性扩张状态观测器结合起来,构成系统的鲁棒控制器。设计Lyapunov函数,对非线性扩张状态观测器进行了有效性证明。仿真结果验证了该算法的鲁棒性和适应性。最后,考虑轮式移动机器人的运动学模型和动力学模型,设计了双闭环轨迹跟踪控制策略。其中,针对内环存在的外界干扰,利用自抗扰控制方法对干扰进行了估计和补偿;在外环中考虑系统机械结构的耦合约束,设计带有菱形输入约束的非线性模型预测控制策略。并且对双闭环系统的稳定性和算法的迭代可行性进行了理论分析。仿真结果验证了该双闭环控制策略的鲁棒性和有效性。