塔式起重机广泛应用于各类工程项目,具有巨大的市场空间。塔机施工时,吊重会摆动,既影响效率又有安全隐患;控制塔机回转、变幅、起升机构单独顺序运动,控制简单,但是效率低;风载会加剧吊重摆动,甚至失控,必须停工,耽误工期。目前研究较多的是塔机仅变幅运动和回转变幅复合运动的定位防摆控制,而且不考虑风载影响。本文从有风载以及回转、变幅、起升机构协同运动的角度,研究塔机强耦合非线性系统的定位防摆控制,从而提高塔机施工效率,具体来说,本论文的主要研究内容有以下几个部分:（1）施加风载的塔式起重机动力学建模与仿真。以实验室塔机为例,采用拉格朗日法建立风载下塔机回转、变幅、起升复合运动非线性动力学模型。不仅对现有文献起升广义坐标对应动力学方程进行修改,而且在吊重摆角、偏角广义坐标添加风载。然后将动力学模型求解转化为加速度模型,并以此搭建仿真模型进行验证塔机动力学模型修改后的正确性以及添加风载的必要性。（2）塔式起重机非线性动力学系统稳定性分析。将实验室塔机非线性动力学模型进一步转化为状态空间方程,求解塔机系统的平衡状态。采用李雅普诺夫第一法（间接法）和李雅普诺夫第二法（间接法）分析并证明该塔机非线性系统是稳定的。应用输入-输出稳定性定理分析并证明塔机非线性系统是输入-输出稳定的。（3）风载下塔式起重机多输入多输出系统定位防摆控制器设计。采用部分反馈方法将系统线性化,设计线性反馈定位控制律。采用线性近似方法分析其余内部零动态,设计线性反馈防摆控制律。考虑稳定静风载,设计前馈控制律进行补偿。该塔机基于前馈的部分反馈定位防摆控制系统,定位防摆效率低而且控制系统随期望信号变化控制性能变差。结合滑模变结构方法分析内部零动态,改进防摆控制律,该控制系统虽然将吊重摆角、偏角峰值限制在1°左右,但定位防摆效率大大降低,而且并没有解决控制系统对期望信号变化适应性差的问题。结合精确反馈方法分析内部零动态,改进防摆控制律,该控制系统提高定位防摆效率33%甚至更高,但并没有解决控制系统随期望信号变化控制性能变差的问题。（4）风载下塔式起重机多输入多输出系统定位防摆控制器优化。结合遗传算法,设定多目标函数,对期望信号区间离散点进行参数寻优,将寻优结果线性插值泛化到整个期望信号区间,得到期望信号与寻优参数的函数关系,该结合遗传算法、精确反馈方法的基于风载前馈的部分反馈定位防摆控制系统,可使塔机在有风载时高效工作,而且对吊重质量、期望信号变化具有非常强的鲁棒适应性,具有非常高的应用价值。