深空探测任务中,使用星球车对行星探测是一个重要环节,星球车安全可靠地运行于行星表面是一切探测任务的基础。然而行星表面存在较多陨石坑和岩石块,且星壤是疏松多孔的结构,星球车运行于此类松软崎岖地形时,不可避免会产生纵向和侧向的滑移问题,影响星球车运行的安全性和可靠性。尤其当星球车面临大曲率转向,斜坡转向和高速巡航等较为严苛的工况时,星球车会发生比较大的纵向和侧向滑移。为了提高星球车运行在复杂外星环境的安全性,针对“大滑移”条件下的星球车的控制问题的研究尤为必要。另外多轮独立驱动的星球车属于冗余驱动系统,协调优化各个车轮控制输入,不但可以减少内力损耗,也可以提高星球车的越障能力,也是值得研究的问题。针对外星松软崎岖的地形环境,本文在考虑车轮纵向与侧向大滑移的条件下,对星球车的运动协调控制展开了一系列的研究。以六轮摇臂-悬架式星球车为研究对象,利用坐标转化法对星球车进行运动学建模,并将滑转率和侧偏角两个滑移参量转化为滑移向量引入运动学中;基于拉格朗日法建立整车动力学模型,并结合地面接触力学理论分析系统的受力状况,给出含滑移滑转在内的完整车辆动力学模型,该动力学模型包含车体悬架系统动力学和轮壤相互作用力学,适宜高精度仿真;但由于星球车被动式的悬架结构,导致其有些自由度不可控,因此将星球车合理简化为单轨模型,推导适合控制系统设计的动力学模型;同时针对星球车在运行过程中会受到未知噪声干扰,造成参数估计不准确的问题,基于自适应卡尔曼滤波算法对滑转率和侧偏角两个关键运动学参数进行估计。针对大滑移条件下的协调控制问题设计整车运动控制系统。上层控制器着重解决大滑移条件下车辆的跟踪问题,基于大滑移条件下车辆动力学模型通过鲁棒控制设计控制律,给出车轮的最优转角以及车体的最优速度;下层控制器着重解决运动协调控制问题,基于运动学模型和车轮动力学模型,将车体最优速度协调分配至每个车轮上,并依据滑转率对转速进行补偿,最后由李雅普诺夫稳定性定理设计自适应控制律,得到六个车轮的控制力矩。为验证动力学模型、参数估计算法和控制算法,借助Matlab Simulink平台搭建包含动力学模块、控制模块和参数测量模块的整车仿真系统。首先通过开环仿真,将结果与ADAMS动力学模型对比,验证系统动力学模块的正确性;然后对噪声干扰强度进行仿真分析,验证参数测量算法的准确性;最后通过对陡坡爬坡、高速转向和斜坡转向等典型大滑移工况的仿真研究,验证控制系统的有效性。结果表明星球车在大滑移条件下,星球车的轨迹跟踪控制仍有良好的鲁棒性。