起重机小车快速准确定位和抑制吊重摇摆是提高起重机装卸效率和减少安全生产隐患的关键。使用电子防摇装置是解决这一问题的主要方法。目前大多数电子防摇产品对于岸桥的实际结构特点和工作工况结合的适应性差，使用效果不很理想。针对这一状况，本文通过对岸桥振动和防摇控制的理论分析，结合岸桥的实际工作情况，提出了岸桥防摇控制算法并设计了岸桥防摇控制系统，并通过试验验证了系统的可行性和有效性。 文中首先建立了岸桥(Timoshenko梁)-驱动小车-吊重系统的结构模型，并根据哈密顿原理推导得到了系统动力学方程组。该系统模型综合考虑了岸桥大梁和驱动小车，故可以模拟小车运行过程中岸桥大梁与小车耦合振动的实际情况，为下文防摇控制算法的实现提供了一个合适的仿真平台。系统动力学方程组为时间和位置坐标的耦合偏微分方程组，利用模态正交性将其进行解耦，控制方程组可简化成变系数非线性常微分方程组，对解耦后的方程组进行数值求解即可获得系统动力学方程的数值解。 为了给防摇控制算法的设计提供足够的理论依据，文中对小车-吊重系统的可控性和稳定性进行了分析。首先建立了小车-吊重系统的动力学模型，然后通过微分几何方法对系统的可控性进行了分析，证明了该系统是可控的，但不能完全状态反馈线性化。针对吊重绳长变化的三种状态进行稳定性分析，得到了下列结论：当绳长保持恒定时，系统是稳定系统；当吊重提升时，系统是不稳定系统；当吊重下降时，系统是渐近稳定系统。 目前岸桥防摇研究中常用的小车定位防摇技术应用于岸桥这种高速长距离运输的工作情况时，会产生较大的瞬态控制输出，对控制效果和岸桥结构产生不利影响。为了解决这种单一定位控制引起的不利影响，本文在设计防摇控制算法时，将防摇控制分为速度防摇控制和定位防摇控制两部分来考虑。同时根据有无摆角反馈设计了两种控制方案：力控制模式下的无摆角反馈控制和加速度控制模式下的带摆角反馈控制。 在无摆角反馈的力控制方式方面，利用重力补偿构造了正定哈密顿函数，使其能作为李亚普若夫函数对小车速度和吊重摆角进行控制，在此基础上，通过势能整形和无源性方法得到镇定控制律，对小车定位及吊重轨迹进行控制，理论分析和数值仿真算例表明该控制方法对于岸桥防摇的速度及定位控制有着较快的收敛速度和较强的鲁棒性。并根据系统的物理意义，利用用变分法对控制参数进行了优化分析。最后，对于系统存在摩擦阻尼的情况进行了分析和讨论，分析结果表明由于缺少欠驱动变量吊重摆角的反馈信息，在系统平衡原点处存在不可控区域，该区域大小和摩擦力的大小有关。 无摆角反馈的力控制模式由于不需要摆角反馈，因此硬件结构简单，并且控制性能受岸桥结构振动的影响小。但是在有摩擦力存在的情况下，系统平衡原点处会存在不可控区域，为了解决该问题，文中对带摆角反馈的防摇控制进行了系统研究。根据岸桥的工作特点分阶段设计了三个防摇控制器：在加速阶段，采用模糊控制，通过并行分配补偿或线性矩阵不等式方法米保证闭环系统全局稳定；在匀速阶段，采用基于无源性的预测控制解决小车运行中存在速度约束的问题；在减速阶段，通过坐标变化将系统变换成为一个严格前馈系统，采用嵌套饱和函数控制方法来模拟小车司机在定位操作中的减速跟钩微调的动作。数值仿真算例表明了所采用的控制方法较适合岸桥的防摇控制。 对于无源系统的状态约束问题，本文提出了基于无源性的预测控制方法，该方法能有效的处理无源系统中驱动状态变量存在约束的问题。对于无源系统，通过无源性分析得到镇定控制律，再采用预测控制在线优化控制增益参数，以满足系统驱动变量的约束要求。该方法不但克服了单纯预测控制稳定性差的缺点，而且提高了预测控制的求解效率，非常适合在线计算。 在文中最初建立的岸桥弹性系统模型中应用无摆角反馈控制算法和带摆角反馈控制算法，根据岸桥装卸实际工作情况，对岸桥整个吊运工作过程进行数值仿真分析。通过算例分析，理论上验证了文中提出的防摇控制算法的有效性。并结合算例对防摇控制和岸桥结构振动给出了如下结论：Ⅰ)当吊重摆角为小角度，岸桥主大梁振动的竖向加速度和重力加速度相比为较小的量，因此岸桥大梁的竖向振动对于吊重摆角的影响不是很大；Ⅱ)小车在主大梁上运动会引起大梁的振动，同时吊重提升和降落时的加速度也会对大梁振动造成岸桥大梁振动，因此在控制吊重提升和降落速度时应当避免出现吊重的加速度瞬态峰值；Ⅲ)小车加速和减速引起岸桥门架横向振动；同样在设计小车速度时同样要避免出现小车加速度瞬态峰值；Ⅳ)门架振动对于吊重摆角的影响比较大。当门架刚度比较大其振动幅度小时，它对吊重摆角的影响表现为在吊重摆角曲线上叠加一个小幅度的高频曲线。当门架刚度较小且门架振动幅度较大时，对吊重摆角的影响是非常大的。这种影响不但恶化控制性能，严重的话还会导致带摆角反馈的控制其出现正反馈，对系统安全构成危险。并对带摆角反馈的加速度控制模式和无摆角反馈的力控制模式两种岸桥防摇控制的优缺点做了如下比较：Ⅰ)在理想情况下(吊重摆角能精确测量得到，整个岸桥结构为刚性)，此时加速度控制的性能优于力控制模式。Ⅱ)力控制模式对于摩擦力存在的情况下存在一个不可控的区域，而加速度控制似乎不存在这种情况(对系统摩擦力的处理通过输入变换交给运行小车的电机驱动器来控制实现)。Ⅲ)由于不需要摆角反馈，力控制模式硬件结构简单，系统稳定性要优于加速度控制。Ⅳ)当岸桥结构为柔性时，基于系统无源性的力控制模式能保证岸桥小车吊重系统的总能量单调减少，这种控制方法具有很好的稳定鲁棒性；而加速度控制模式不能对岸桥门架的振动进行控制，门架振动对于摆角控制影响较大，严重的情况还会出现正反馈。同时，针对系统参数(吊重绳长l和小车吊重的质量比ε)对于控制效果的影响，提出了计算可控秩矩阵的条件数来判断系统控制难易程度的方法，从数值计算结果来看，与实际情况比较符合，可供工程实际应用时参考。 为了进一步验证文中所提出的防摇控制算法的有效性，本文进行了防摇控制试验。构建了防摇控制试验平台，编写了配套的控制程序，通过试验结果和仿真结果的对比，验证了所采用控制算法的有效性。 由于前面介绍的防摇控制方法不能解决吊重侧向摆动问题，因此论文最后采用基于无源性方法的主动防摇控制对如何有效地消除已经发生的吊重摇摆进行了研究，对本文的防摇控制技术进行了进一步的完善和补充。