桥式起重机作为一种重要的现代工程运输机械,普遍应用于现代生产生活建设的各个领域。以桥式起重机系统为代表的经典非线性欠驱动系统,因其控制量维数少于其待控系统自由度的维数,且其在运行时易受外界因素的干扰,所以在控制时会有很大的难度;而在实际运行中桥式起重机系统基本依赖于人工操作,这就导致了桥式起重机系统易出现运行效率低、消摆性能差、安全系数低等诸多问题。当前,随着自动控制技术的飞速发展,机器人的智能控制已成为新世纪科学研究的一个热点,桥式起重机的定位防摆控制问题再度引起众多学者的关注。本文结合拉格朗日动力学原理,通过分析桥式起重机的工作原理,构建了三维桥式起重机动力学模型,并对其进一步简化解耦完成了对二维桥式起重机动力学模型的构建。针对两种桥式起重机模型,分别设计了两种不同的定位防摆控制策略。基于三维桥式起重机模型,针对传统能量控制不能很好地消除负载残余摆动的问题,设计了一种基于负载能量耦合的控制策略。该方法首先对三维桥式起重机系统进行无源性判断并分析系统能量,然后构建基于负载位移与摆角的新型能量耦合函数,最后通过李雅普诺夫分析法,设计了基于负载能量耦合的三维桥式起重机防摆控制策略,并利用拉塞尔不变性原理验证了系统的稳定性。分析仿真实验结果可知,该方法能够实现台车准确定位并能有效地抑制负载摆动;基于二维桥式起重机模型,为有效处理未建模动态与干扰,削弱滑模控制中的抖振现象,设计了一种模糊滑模控制策略。在传统滑模控制的基础上,利用模糊控制规则调整控制量u的大小,利用滑模函数替换跟踪误差信号,减少控制方法对系统模型的依赖,使控制系统对参数的改变及外界扰动有较好的鲁棒性。通过仿真对比实验可知,该方法能够有效地削弱负载抖振的程度,对负载摆动有较好的控制效果并能快速准确地完成台车的定位。最后,针对文中设计的两种控制策略,利用桥式起重机实验设备进行验证。实验结果及分析表明,文中设计的两种控制策略对桥式起重机定位与防摆控制有不错的控制效果,对负载摆动幅度有较好的控制,能够有效消除负载残余摆动,实现台车精确定位功能。