2019年“嫦娥四号”实现月球背面着陆,标志着我国在月球探测方面取得了显著的成果,加之近年来火星探测的不断推进,星球探测又重新回到了大众的视野中。作为星球探测任务的载体平台,星球车在任务中有着举足轻重的地位。考虑星球表面松软星壤以及崎岖地形的实际情况,如何对此种情况下的星球车进行运动控制,成为能否安全高效地完成科学探测任务的关键。目前针对星球车及其所代表的轮式移动机器人的研究,大多数仍然停留在非完整约束成立的条件下,且大部分地形都是平坦地形。当星球车运行在松软崎岖地形中时,滑转/滑移现象的存在导致非完整约束被破坏,而且平坦地形中控制律在崎岖地形中效果不佳,这些都为星球车的轨迹跟踪控制提出了挑战。另外,星球车一般采用多轮结构且各个车轮独立驱动,这使其成为典型的冗余驱动系统,如何优化协调分配各个车轮的控制输入,以降低不必要的内力损耗,也是值得研究的问题。因此,针对以上两类问题,本文以松软崎岖地形中的六轮摇臂式星球车为研究对象,在考虑滑转/滑移以及冗余驱动的情况下,对星球车的轨迹跟踪控制及驱动优化协调分配问题进行了研究。针对当前大部分轮式移动机器人跟踪控制研究中运动学/动力学建模都是建立在二维平面上的问题,本文建立了松软崎岖地形中的星球车运动学/动力学三维模型,通过分析实际运行中可控的自由度,对所建立的模型进行精简,推导得出了松软崎岖地形中只包含可控自由度的星球车运动学/动力学三维模型。根据星球车摇臂悬架结构中各个关节的关系,推导了车体速度与车轮速度的雅克比矩阵以及车体与车轮轮轴坐标系之间的矩阵转换关系,从而可以根据整车的控制输入计算各个车轮的控制输入,也可以将车轮的受力等效到整车。同时对建模中需要获取的关键运动参数,轮地接触角和滑转率,进行了估计,以应用于后续的跟踪控制及协调控制分配中。通过在仿真平台ROSTDyn中开展仿真,验证了关键运动参数估计方法的有效性。在松软崎岖地形中,滑转/滑移现象会影响星球车对期望轨迹的跟踪,同时星球车系统属于强耦合,非线性的多入多出系统,设计控制律的难度相对比较大。针对以上两个问题,基于前述运动学/动力学三维模型,利用改进型自抗扰控制器能够解耦多入多出系统,以及能够实时估计并补偿总和扰动的特性,设计了改进型自抗扰控制器以实现对期望轨迹的跟踪。星球车采用四角轮独立转向的方式,在轨迹跟踪中,需要调整四个车轮的转向角度来调节跟踪效果。在考虑滑转/侧向滑移对星球车运动状态的影响的情况下,对转向控制进行研究,得到了各转向轮转角的计算公式。通过在仿真平台中对余弦曲线和圆形曲线进行跟踪,验证了控制算法的有效性。多轮独立驱动的星球车属于冗余驱动系统,控制输入大于被控自由度,因而需要对各个车轮的控制输入进行协调分配,以降低在松软崎岖地形中运动时由于运动状态不同导致的内力损耗。针对此问题,提出了同时考虑力和运动信息的协调控制方法。考虑运动信息的控制输入由基于运动学模型的轨迹跟踪控制器得到,考虑力信息的控制输入由基于动力学模型的H₂/H_∞-QP控制器得到,通过对两个控制输入进行加权组合,最终获得能够实现协调跟踪控制的控制输入。通过仿真验证了算法的有效性。最后,对实验平台中的控制架构进行了改进,并进行了算法移植;搭建了沙场以模拟松软崎岖星壤环境,配合视觉捕捉系统,完成最终的整车实验验证。通过一系列整车实验验证了前述所研究的跟踪控制及协调分配算法的有效性。