桥式起重机作为短距离运输货物的重要设备,普遍应用于自动化码头、数字化工厂、仓储物流等各个领域。桥式起重机作为一类非线性、强耦合的典型欠驱动系统,在运行过程中易受到外界因素干扰产生负载摆动,进而影响桥式起重机的定位精度和工作效率。起重机的防摆和定位策略作为实现桥式起重机精确定位与快速消摆的关键技术,目前已成为桥式起重机控制领域的一个研究热点。本文利用拉格朗日动力学方程建立三维桥式起重机动力学模型,将三维动力学模型解耦为二维动力学模型,以二维模型为研究对象设计了基于能量耦合的桥式起重机防摆定位分段控制方法。该方法首先在防摆阶段构建速度和摆角有关的储能函数实现桥式起重机的防摆功能,定位阶段构建与目标位置有关的储能函数实现桥式起重机的定位功能,然后把储能函数加权求和作为系统的李雅普诺夫函数,提出了一种防摆定位控制策略。通过仿真验证该方法能够实现台车准确定位,与PID控制、负载广义调节控制和增强型耦合控制对比可知,本文方法在抑制负载摆动方面要优于其他控制方法。为了验证该方法在实际应用中的有效性,基于桥式起重机实际平台设计桥式起重机防摆定位控制系统,系统包括硬件电路和软件控制算法。硬件电路主要由采集数据的传感器、作为控制核心的PLC和输出机构变频器等组成。软件控制算法首先根据桥式起重机的防摆定位工作原理绘制其程序流程图,然后依据程序流程图编写防摆定位控制程序和方向判断程序,最后把程序下载到控制核心PLC中执行控制算法,提供控制输出完成对桥式起重机的防摆定位控制。在桥式起重机正常运行防摆定位控制程序时,设计监控界面观察桥式起重机执行防摆定位控制算法的运行效果,从控制结果分析所设计的防摆定位控制方法能够有效消除负载摆动,实现台车精确定位功能,表现出良好的实际控制效果,为工程实际应用提供参考。