近年来,随着硬件和计算技术的发展,交通运输领域的机器人技术取得了令人瞩目的成就,其中,两轮平衡移动机器人（2WBMR）受到了广泛的关注,其特点在于可以实现类似人类的运动和平衡能力。2WBMR系统属于非最小相位的欠驱动系统,加之系统本身存在的不稳定和非线性,使其在定位和抗干扰控制等方面存在诸多挑战。本文尝试建立两轮平衡移动机器人的非线性模型,基于滑模控制（SMC）方法对两轮平衡移动机器人的定位和抗干扰控制问题进行研究。论文的主要研究内容和贡献概述如下。1.在MATLAB中采用Simulink工具建立了2WBMR非线性模型。首先采用不同的Simulink块构建了子系统的模型,然后将这些块组合起来形成2WBMR的非线性模型。该模型容易理解、易于适应大参数不确定性。2.提出了一种将滑模控制与最优线性二次调节器（LQR）相结合的控制策略。滑模控制器是一种非线性控制方法,能够保证被控系统的鲁棒性。本文在滑模控制器的基础上引入状态反馈,通过采用LQR方法,根据极点配置和二次型极小化等设计方法选择参数。论文在控制器的效果分析中对非线性2WMBR对象进行了线性化,但最终设计的控制器将应用于非线性2WBMR对象。为了克服传统滑模控制中出现的抖振,本文采用了一种新的类sigmoid函数趋近律。将该趋近律应用于2WBMR的输出调节,结果表明,采用LQR设计的SMC在定位方面优于普通的SMC控制方法和LQR单独控制的方法。3.进一步采用积分滑模控制（integral sliding mode control,ISMC）设计,实现了对传统滑模控制方法的扩展,用以提高2WBMR控制系统的抗干扰能力。对ISMC,采用系统的线性模型设计了控制律,并将其应用于非线性系统。本文使用ISMC、SMC和LQR对2WBMR非线性系统在阶跃干扰下的控制性能进行了评估。仿真结果显示,在抗干扰方面ISMC优于普通LQR方法,也优于与LQR相结合的SMC方法。4.针对2WBMR对象提出了一种基于线性矩阵不等式（linear matrix inequality,LMI）的SMC算法。将基于LMI的滑模控制器应用于非线性系统,发现整个系统的定位性能优于ISMC、SMC和LQR方法。尽管ISMC适用于阶跃扰动,但它不适用于正弦时变扰动;而基于LMI的滑模变结构在定位和抗干扰方面均表现出良好的性能。概括地说,本文利用Simulink建立了2WBMR的非线性模型,提出了三种设计方法。论文提出不同设计方法的目的是确定最合适的控制器。结果表明,基于LMI的滑模控制器是最合适的控制器,其次是ISMC,然后是带LQR的滑模控制器。