吊运作为一种特殊的运输工具,用长钢索把物品从一个地点吊起来运送到另一个地点。智能机械化时代的到来,人们不再使用人工搬运,选择索式吊运进行高空搬运,其范围广,占地面积小,减少了大量人工,是现代化各类工业、建筑、航运等领域的主要搬运工具。索式吊运的使用,在生产生活中都趋于机械化、自动化,能够大大地减轻人员劳动强度,提高工作效率。吊运运输广泛运用于起重机、直升机、吊运机器人等。由于吊运系统均使用钢索搬运货物,钢索属于柔性体,使得机构在运动时,运动状态发生改变,由于惯性,吊重在运输过程中出现摆动现象。这不仅影响精确定位,还可能发生意外碰撞,在工程作业中是极大的安全隐患,也会降低搬运工作效率,带来许多方面的经济损失。此外,索式吊运系统几个运动状态之间相互耦合,存在非线性特点。这些特性给索式吊运系统的抑摆和定位控制方法带来难度。本文根据这类欠约束索式吊运系统的结构特点,主要从建立精确的索式吊运系统动力学模型、研究运动规律及系统参数对摆动的影响规律,以及根据所得出的影响规律和相平面几何分析原理规划吊点运动轨迹等三个方面开展了以下研究工作:首先,为研究索式吊运系统摆动规律及设计系统摆动抑制方法,建立无上端执行器,仅钢索和吊重的通用动力学模型。综合采取理论建模及可视化仿真相结合的方法,研究索式吊运系统的动力学特性。利用达朗贝尔原理建立索式吊运系统的动力学模型,其中不仅考虑了水平运动和升降运动对系统运动状态的影响,也将钢索质量考虑在内,提高了模型精确度。对模型进行降阶,采用龙格库塔法数值求解,并基于ADAMS软件的动力学仿真进行验证。所建动力学模型和数值计算准确,可用来研究索式吊运系统的摆动规律分析和控制策略制定。然后,基于动力学模型和数值计算,研究了水平运动、升降运动及系统参数对摆动的影响规律分析。以垃圾抓斗起重机为例,从吊点初始加速度大小、吊点加速规律、钢索长度及吊重质量和升降运动四个方面分析系统摆动的影响规律。通过频率、摆幅及速度等分析指标可知,吊点在运动过程中系统摆幅受吊点初始加速度、加速度突变和升降运动速度影响较大,初始加速度过大或加速度突变,升降速度越大,摆幅越大,升降速度使摆幅随时间呈指数式增长;停止后摆幅与停止时吊重速度、加速度和系统频率有关,速度越大,摆幅基数越大;加速度越大,加速时间越长,摆幅增幅也越大;钢索长度和吊重质量决定系统固有频率,不影响系统运动过程中的摆幅;吊点加速规律对摆动影响的研究,可用来指导吊运系统设计与控制。最后,根据吊点加速度对系统摆动的影响规律,选择基于平滑过渡轨迹规划的摆动抑制方法。吊点的加（减）速运动直接影响吊重的摆动,通过建立吊点运动与吊重摆动之间的运动关系,基于相平面几何分析原理对索式吊运系统动力学模型进行处理,规划吊点加速度轨迹,实现吊重精确定位和抑制摆动功能。平滑三角函数轨迹规划,能保证吊重摆幅及角速度等保持在规定的范围内,且在索式吊运系统停止运行后,吊重没有残余摆动。通过程序验证可知,平滑三角函数轨迹规划对索式吊运系统的冲击较小且均匀连续,相对于三段式加速度轨迹规划,系统实现更高的定位精确度、运送平稳性及良好的抑摆控制效果。本文针对索式吊运这类欠约束系统,研究索式吊运系统的动力学特性,利用达朗贝尔原理,建立索式吊运系统的通用模型,考虑了钢索质量、水平运动和升降运动等因素,利用动力学模型研究了系统在各运动状态及参数等因素下摆动规律,并根据研究的加速度规律规划吊点加速度的运动轨迹,实现索式吊运系统的防摆抑制效果。