محدودیت های غیرهولونومیکی موجود در دوچرخه و مدل دینامیکی پیچیده ی آن، کنترل دوچرخه بدون سرنشین را مشکل ساخته است. در کنترل یک دوچرخه ی بدون سرنشین، ردیابی مسیر و پایداری رول به طور هم زمان لازم است. در این پایان نامه، ابتدا زاویه ی رول و مسیر حرکت به طور جداگانه و به تنهایی کنترل شده و نیاز به کنترل همزمان آن دو، مورد بررسی قرار می گیرد. سپس از روش پسگام برای پایدار سازی زاویه ی رول و همچنین دنبال نمودن یک ورودی مرجع متغیر با زمان استفاده می شود. پس از آن با استفاده از نتایج شبیه سازی به دست آمده و به دست آوردن مقادیر مطلوب متغیر فرمان به ازای زاویه ی های رول مختلف، رابطه مناسبی بین متغیر فرمان و زاویه ی رول با استفاده از شبکه-ی عصبی و بردازش نمودار تخمین زده می شود. در گام بعدی با اندازه گیری زاویه ی بین مکان دوچرخه و مسیر مورد نظر در هر لحظه، متغیر فرمان مطلوب جهت ردیابی مسیر به دست آورده می شود و با داشتن رابطه ی مناسب بین متغیر فرمان و زاویه ی رول، زاویه ی رول مطلوب جهت پیمودن مسیر از پیش تعیین شده به دست می آید. به این ترتیب با داشتن زاویه ی رول مطلوب جهت پیمودن مسیر حرکت، دوچرخه قادر خواهد بود علاوه بر حفظ تعادل، مسیر از پیش تعیین شده را نیز بپیماید. در مرحله ی بعد مقاوم سازی در برابر اغتشاشات خارجی مورد توجه قرار می گیرد. جهت مقابله با اغتشاشات خارجی وارد بر فرمان، علاوه بر افزودن سیستم دینامیکی رویتگر اغتشاش که استفاده از آن یک روش مرسوم در حذف اغتشاشات خارجی است، از روش غیر خطی باز طراحی لیاپانوفی نیز جهت مقاوم سازی کنترل کننده ی طراحی شده استفاده می شود. در انتها عملکرد مناسب روش ارائه شده با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری نشان داده می شود.