本课题的主要目的是设计一种简单、实用且具有强鲁棒性的岸边集装箱起重机防摇控制算法。控制目标为将吊重从起始点移动到目的地,在运行过程中吊重的摆动尽可能小,运行结束时吊重的摆动趋于零。本文同时考虑了在传送的同时伴随起升操作的情况。对电机的驱动能力、小车运行的最大加速度、最大速度等实际限制也加以考虑。 本文首先建立了岸边集装箱起重机的非线性动力学模型。分析了系统的欠驱动性,并对其进行了部分状态反馈线性化处理。接着,进一步对反馈线性化后的模型进行了线性化处理。最后,分析了力控制模式和加速度控制模式的优缺点。选择小车的加速度和吊重的起升加速度作为控制变量,这使得控制系统解耦为：小车-吊重子系统和绳长控制子系统。 本文用两种方法设计了小车-吊重系统控制器：1.使用两个PD控制器进行位置和防摇控制,根据系统闭环传递函数特征方程根的分布来选取控制参数。2.将小车-吊重系统解耦为两个子系统：小车子系统和吊重子系统。针对每个子系统设计一个跟踪控制器,然后把两者的输出耦合起来实现位置和吊重的同时控制。吊重的期望摆角根据期望的小车轨迹曲线由吊重力平衡条件获得。对于小车运行的同时伴随升/将操作的情况,使用每个控制周期的当前绳长重新计算控制参数,并对起升引起的科氏力进行行了补偿。仿真结果显示：两种方法均能有效地抑制吊重的摆动,同时实现精确的位置控制,即使高速起升时控制效果也很好。 本文同时提出了一种绳长轨迹规划方法,使用埃尔米特插值将绳长规划为小车位置的函数。该方法可以有效地防止碰撞。针对有些场合要求小车的加速度曲线和绳长曲线有较高的光滑度,提出了一种修改现有曲线至任意阶可微的方法。最后设计了一个绳长控制器.仿真结果显示:该控制器效果良好。 为了验证所设计的控制器,本文设计制作了一个试验模型。试验结果证明了第一种算法的有效性,但是第二种方法在试验时引起了试验模型的剧烈振动,尚需改进。