1.一种车式移动机器人轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述方法包括：

构建车式移动机器人的运动学控制器，根据所述车式移动机器人的位姿跟踪误差生成虚拟线速度和虚拟航向角速度；

构建线速度控制器，跟踪所述虚拟线速度，使得车式移动机器人实际前进速度满足运动学控制器的要求，通过第一扩张状态观测器观测所述线速度控制系统集总扰动；

构建航向角控制器，跟踪所述虚拟航向角，使得车式移动机器人实际姿态角满足运动学控制器的要求，利用第二扩张状态观测器观测所述航向角控制系统集总扰动；

根据所述线速度控制器和所述航向角控制器的输出控制所述车式移动机器人的线速度和航向角速度，实现轨迹跟踪。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述位姿误差根据车式移动机器人当前位姿和参考位姿计算得到，所述运动学控制器如下：其中，kx、ky、kθ为正的控制器参数，ex、ey、eθ分别为车式移动机器人参考位姿与实际位姿在机器人坐标系下的纵向位置误差、横向位置误差及航向角误差；vr为车式移动机器人参考线速度， 为车式移动机器人参考航向角速度； 为运动学控制器生成的虚拟速度指令，vc、 分别为车式移动机器人虚拟线速度和虚拟航向角速度。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述第一扩张状态观测器为线速度控制系统扩张状态观测器，通过如下公式实现：其中， 分别表示状态v、gv的估计值，v为车式移动机器人线速度，gv为车式移动机器人线速度控制系统集总扰动，包含轮子纵滑和/或侧滑扰动、动力学模型不确定、未知输入扰动中的至少一种， 分别为 的一阶导数，为第一扩张状态观测器对线速度的观测误差，β11、β12为正的观测器增益，τv为车式移动机器人后轮直线运动力矩，m为车式移动机器人的质量。

所述线速度控制器通过如下公式实现：

其中，τv为车式移动机器人后轮直线运动力矩，m为车式移动机器人的质量，kv为系统控制增益，ev为线速度跟踪误差，vc、 分别为虚拟线速度和虚拟线加速度，为第一扩张状态观测器对线速度的观测值， 为第一扩张状态观测器对车式移动机器人线速度控制系统集总扰动gv的估计值。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述航向角控制器包括前轮转角虚拟控制律、前轮转向角速度虚拟控制律和前轮转向力矩控制律，用于生成所述车式移动机器人的前轮转向力矩；所述航向角控制系统如下：其中，θ为车式移动机器人航向角，φ为车式移动机器人前轮转角，ω为车式移动机器人前轮转向角速度， 分别为车式移动机器人航向角、前轮转角及前轮转向角速度的一阶导数，v为车式移动机器人线速度，L为车式移动机器人前轮与后轮的轴间距，Jω为车式移动机器人前轮的惯性矩，gω为车式移动机器人航向角控制系统集总扰动，包含轮子纵滑和/或侧滑扰动、动力学模型不确定、未知输入扰动中的至少一种，τω为车式移动机器人前轮转向力矩。

5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述车式移动机器人航向角速度误差设计航向角误差滑模面和基于航向角误差滑模面的前轮转角虚拟控制律；

所述车式移动机器人航向角误差滑模面 通过如下公式实现：

其中， 为控制增益， 为航向角误差，θ为车式移动机器人的航向角，θc为车式移动机器人的虚拟航向角， 为航向角速度误差。

所述前轮转角虚拟控制律通过如下公式实现：

其中，φc为虚拟前轮转角，作为前轮转角的跟踪目标，当车式移动机器人的线速度大于或等于预设值时，所述前轮转角虚拟控制律启动， 为虚拟前轮转向角速度；v、分别为车式移动机器人线速度和线加速度，L为车式移动机器人前轮与后轮的轴间距， ks为正的控制增益， 为航向角速度误差， 为所设计的滑模面， 为虚拟航向角速度的一阶导数。

6.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述方法包括：

根据所述车式移动机器人前轮转角跟踪误差设计所述航向角控制器中用于计算前轮转向角速度的前轮转向角速度虚拟控制律；

所述前轮转向角速度虚拟控制律ωc通过如下公式实现：

其中，kφ>0为控制增益，φc、 分别为虚拟前轮转角和虚拟前轮转向角速度，为前轮转角φ的估计值，eφ为前轮转角跟踪误差。

7.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述方法包括：

根据所述车式移动机器人前轮转角跟踪误差设计所述航向角控制器中用于计算前轮转向力矩的前轮转向力矩控制律；

所述前轮转向力矩控制律通过如下公式实现：

其中，τω为车式移动机器人前轮转向力矩，Jω为车式移动机器人前轮惯性矩， 为虚拟前轮转向角加速度，kω>0为控制增益，eω为前轮转角跟踪误差， 为车式移动机器人第二扩张状态观测器对航向角控制系统集总扰动gω的估计值。

8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，第二扩张状态观测器为前轮转角系统扩张状态观测器，通过如下公式实现：其中， 分别表示前轮转角φ、前轮转向角速度ω、航向角控制系统集总扰动gω的估计值， 分别为 的一阶导数， 为第二扩张状态观测器对前轮转

角的观测误差，β21、β22、β23为正的观测器增益；Jω为车式移动机器人前轮惯性矩，τω为车式移动机器人前轮转向力矩。

9.根据权利要求1至8任一项所述方法，其特征在于，所述方法还包括：

构建所述车式移动机器人的运动学模型和动力学模型；其中，

所述运动学模型表征所述车式移动机器人在以线速度和前轮转向角速度为控制输入下的位置状态变化方程；

所述动力学模型表征所述车式移动机器人在存在集总扰动情况下，运行速度与输入力矩的对应关系。

根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据所述线速度控制器和所述航向角控制器的输出，控制所述车式移动机器人的线速度和航向角速度，实现轨迹跟踪，包括：将所述运动学控制器输出的虚拟线速度和虚拟航向角速度分别作为所述线速度控制器和所述航向角控制器的跟踪目标，将所述线速度控制器输出的车式移动机器人后轮直线运动力矩和所述航向角控制器输出的前轮转向力矩作为所述动力学模型的输入得到车式移动机器人的线速度和航向角速度，并作为所述运动学模型的输入得到所述车式移动机器人的位姿，结合参考位姿得到位姿跟踪误差，所述位姿跟踪误差可继续作为运动学控制器的输入得到新的虚拟线速度和虚拟航向角速度以持续进行轨迹跟踪。