随着机器人学科的不断发展,全向车因其灵活的运动特性与强大的机动性越来越受到人们的重视。全向车的运动控制成为当前机器人领域的重要研究方向。本文将模型预测控制应用到全向车运动控制中,采用模型预测控制算法来设计全向车轨迹跟踪控制器和编队控制器。针对轨迹跟踪时效性和编队控制通信受限问题,本文主要研究内容如下所示:首先,本文根据全向车的设计要求,设计STM32F4微控制器、FPGA处理器、电机驱动等硬件电路,完成电路板的设计与制作,并使用双排连续切换轮搭建全向车。其次,本文针对单台全向车的轨迹跟踪控制问题,基于轨迹跟踪误差模型,建立了轨迹跟踪控制算法。文中采用模型预测控制作为控制策略,模型预测控制在每个时刻产生一个优化问题,该优化问题的求解速度是决定模型预测控制器性能的重要因素。因此,本文采用近端梯度法来求解该优化问题,从而加快计算速度,并建立仿真实验和实物平台实验验证该算法的有效性。最后,本文针对编队控制问题进行了研究,采用轨迹跟踪的策略构造编队控制算法,以模型预测控制作为控制策略,结合领航者模式和虚拟结构模式,建立编队控制算法。由于编队过程中存在通信限制,本文通过基于量化器的近似近端梯度法来解决模型预测控制产生的优化问题,保证在通信受限的前提下求解过程可以收敛到最优解,并建立仿真实验验证该算法的有效性。