本发明提供一种轮式机器人轨迹跟踪最优控制方法，即建立实际轮式机器人和虚拟轮式机器人的运动学模型，得出实际轮式机器人和虚拟轮式机器人轨迹跟踪误差模型；设计实际轮式机器人和虚拟轮式机器人轨迹跟踪误差模型的滑模面，根据积分滑模控制理论设计运动学控制器，使得轮式机器人的位置误差渐近收敛；综合考虑外界干扰以及轮式机器人内部模型不确定性，建立轮式机器人的动力学模型；设计固定时间非线性扩张状态观测器，观测轮式机器人速度并估计外界干扰和内部不确定性，保证观测误差在固定时间内收敛到零；基于线性二次型最优控制理论设计动力学控制器，使轮式机器人能够跟随上给定参考速度，并使得给定性能指标为最小。
