本报告针对经典欠驱动自平衡球板机器人平台，构建四组步进电机-曲柄连杆全驱动架构的高精度非线性仿真体系，完整实现串级PID前馈控制器、逆运动学连杆解算、步进电机真实物理模型与高级李萨如花朵型路径跟踪功能，所有模块完全对齐工程级硬件的真实物理特性。仿真结果显示：小球在平板上跟踪1m直径的李萨如轨迹时，稳态路径跟踪误差小于2.5mm，平板最大倾斜角度控制在±12°的安全范围内，步进电机无明显丢步、回差累

永磁同步电机（PMSM）凭借高功率密度、高效率、宽调速范围的显著优势，已在伺服驱动、新能源汽车电驱、工业机器人等领域得到大规模普及。在高性能矢量控制场景中，定子电阻、d轴电感、q轴电感、永磁体磁链这四个核心参数的精准度，直接决定了MTPA控制效率、弱磁调速范围、无传感器观测精度等核心性能。但电机在实际长期运行过程中，受绕组温升、磁路饱和、永磁体退磁等因素影响，核心参数会发生明显漂移，传统离线出厂标

在无人机飞控、机器人导航、虚拟现实动捕等运动控制场景中，高精度的三维姿态估计是整个系统稳定运行的核心基础。9轴惯性测量单元（IMU）集成了三轴加速度计、三轴陀螺仪与三轴磁力计三类传感器，是实现低成本姿态估计的核心硬件载体。但三类传感器各自存在不可忽视的固有缺陷：陀螺仪短时动态响应精度高，但输出角速度的零偏与随机游走会随时间积分产生姿态角缓慢漂移；加速度计在静态场景下可精准测量重力矢量反解横滚、俯仰

本文研究一类由线性一阶及二阶积分型智能体与非线性欧拉-拉格朗日（EL）型智能体构成的异构多智能体系统的共识问题。首先，在异构系统参数精确已知的假设下，提出一种分布式共识协议；给出实现共识的充分条件，并设计考虑执行器饱和特性的共识协议。随后，通过将自适应控制器与 PD 控制器相结合，为具有未知参数（存在于非线性 EL 动力学中）的异构系统设计一种共识协议；基于图论、李雅普诺夫定理及 Barbalat

欠驱动四旋翼无人机作为典型的四输入六自由度高耦合系统，在低空巡检、高速竞速、集群协同等复杂场景中，传统基于欧拉角的级联PID控制已无法适配大机动、强扰动、高不确定性的作业需求。本报告在统一的全非线性动力学仿真框架下，针对几何控制、微分平坦控制、增量非线性动态逆（INDI）、非线性模型预测控制（NMPC）四类主流先进控制算法，设置剧烈激进轨迹跟踪、传感器测量噪声注入、强时变风扰干扰三大核心测试工况，

针对自主水下机器人（AUV）在复杂海洋环境下运动控制面临的水动力模型参数不确定性、海流强外部扰动、多自由度强耦合等行业痛点，本研究构建一套完整的基于改进滑模控制（SMC）的AUV运动控制器方案，以六自由度欠驱动AUV为控制对象，分别设计深度方向运动控制器与水平面路径跟踪控制器，通过引入动态滑模面与趋近律优化策略，从根源上抑制传统滑模控制固有的“抖振”问题。

面向地面移动机器人、无人机等智能体在约束复杂场景下的路径规划需求，针对传统图搜索、采样类路径规划算法难以直接融合多类线性约束、最优性难以严格保证的行业痛点，本研究构建完全基于线性规划理论的路径规划求解框架，将路径规划问题转化为标准线性规划凸优化问题，在多边形障碍物环境中直接求解出满足避障约束、运动学约束、最小化路径代价的全局最优路径。

多智能体系统在无人机编队协同作业、自主移动机器人集群调度、自动驾驶车队协同行驶等工程场景中，点对点过渡轨迹生成是决定系统运行安全性与作业效率的核心环节。传统集中式轨迹规划架构存在计算瓶颈突出、单点故障风险高、扩展性差等缺陷，难以适配大规模多智能体集群的实时运行需求。

本研究面向室内移动机器人的低算力嵌入式部署场景，构建了一套轻量化的激光雷达SLAM二维扫描匹配算法体系。研究首先基于单线激光雷达的二维点云扫描数据，实现点到点ICP、点到线PL-ICP两类基础扫描匹配算法，随后引入贪心位姿优化策略替代传统迭代最近点的梯度类求解流程，在每一步迭代中沿位姿误差下降方向自适应调整位姿更新步长，逐步收敛到全局最优位姿解。

本研究面向复杂室内外栅格地图场景下移动机器人的全局路径规划需求，构建多策略改进的哈里斯鹰优化算法MHHO，针对性解决传统标准HHO算法在栅格路径规划场景下存在的全局搜索收敛速度慢、易陷入局部最优、生成路径拐点多平滑度差的行业痛点。