欠驱动系统是指独立控制输入少于系统自由度的一类系统。欠驱动系统的重量轻、成本低、能耗低等众多优点,使得其在工业生产等领域具有广泛的应用前景。由于其欠驱动特性,给系统控制带来极大挑战。近年来欠驱动系统逐渐成为控制理论领域研究的热点。桥式天车是一种典型的非线性、强耦合的欠驱动系统。它具有负载能力强、操作简单等优点,并且已经被广泛地应用到了工业生产、港口运输等多个领域。为了提高桥式天车的运送效率,必须采用合理的控制策略实现自动操作。桥式天车系统的控制目标可以分为天车快速定位和负载摆角抑制,如何同时解决这两方面问题成为研究的重点和难点。因此,本文针对负载运送过程中桥式天车的定位消摆问题进行了深入研究,主要内容如下:通过拉格朗日方程建立了桥式天车系统的动力学模型,并对建立的模型进行简化与分析,为后续章节控制器的设计奠定基础。针对桥式天车耦合问题,利用构建的新型饱和函数,设计了一种解耦滑模控制器,实现负载运送过程中桥式天车的快速定位与负载的消摆。此外,参数自调整率的引入,削弱了解耦滑模控制器中开关增益造成的抖振问题。仿真结果表明参数自调整的解耦滑模控制器提高了系统的动态特性。针对桥式天车中存在未知非线性函数的问题,提出了一种自适应模糊滑模控制策略。利用自适应模糊算法,实现了对系统模型中未知非线性函数的估计;通过改进负载摆角构建的滑模面,保证了负载摆角到达滑模面后,有限时间内收敛到零;仿真结果验证了该控制器的良好性能。针对桥式天车中部分状态变量不可测以及外界扰动的问题,提出了一种基于扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)的滑模控制策略。利用扩张状态观测器实现了系统不可测状态以及外界扰动的估计;将扩张状态观测器对外界扰动的估计补偿到滑模控制律中,提高了系统的抗干扰能力。仿真结果表明了所设计控制器的有效性。