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船用起重机作为安装于船舶或其它浮动平台上的起重运输设备，是海洋上货运、修配、建造及救援等事业中不可或缺的工程器械。起重机的工作目标是安全、准确、快速地进行货物运送，这就要求在运送过程中和结束时的负载摆动都足够小。但是由于船用起重机特殊的机械构造和应用环境，对其进行长时间、高效率的操作是一项很有难度的工作。具体而言，一方面，类似于陆用起重机的构造决定了其同样是一类典型的欠驱动系统，运送过程中产生的负载摆动不能单独控制，只能依靠对吊绳悬垂点位置和吊绳拉力的调整来抑制;另一方面，船体本身和船用起重机系统都会受到复杂海况的干扰，这增加了平稳运送负载的难度。当前，船用起重机基本只能靠有经验的操作人员通过肉眼观察，通过手工操作，其安全性、准确度和效率均有大幅提高的空间，所以提高船用起重机系统自动化程度的需求日益迫切。此外，这类带有外部干扰的欠驱动系统控制问题，其理论价值也越来越受到研究者的重视。因此，论文对船用起重机系统的自动控制开展了初步研究，包括系统建模，实验平台搭建与控制器设计与分析。 1.船用起重机的系统建模。论文在综合分析多种船用起重机的组成结构后提炼出一种简化的结构模型，然后分析了船用起重机的运动学关系并建立了一种新形式的动力学模型。动力学模型不仅很好地刻画了系统内部各自由度之间的耦合关系、动态特性与控制输入之间的响应关系，还简洁具体地描述了环境干扰对起重机系统的影响。通过数值仿真与实验平台结果的测试、对比，论文对模型的正确性进行了很好的验证。 2.实验平台的搭建。论文设计并实现了一个三维船用起重机实验平台。该平台以常见的船用起重机系统为原型，通过实时控制方式进行船体和起重机的实物模拟，可以有效地验证不同控制器的效果。此外，论文中的仿真与实验平台软件部分均基于MATLAB完成，故控制器可以方便地从仿真移植到实验平台。 3.基于滑模控制与部分反馈线性化的防摆控制方法。为了使负载定位与摆角抑制在运送结束时同时得以实现，论文采用滑模控制结合部分反馈线性化的方法对系统施以控制。滑模控制方法具有很强的鲁棒性，可以保证负载在有系统内部不确定性因素和外力干扰的条件下仍收敛到指定位置;部分反馈线性化得出的控制量保证对摆角的抑制。由于系统状态间的耦合，这两种方法可以结合到一起，实现系统误差收敛为零的控制效果。 4.基于能量分析的防摆控制方法。为了提高系统的鲁棒性和暂态性能，论文采用了能量分析的方法对起重机系统进行输出反馈控制。本章中提出的控制策略，发挥了本文所提出新形式动力学模型利于控制器设计的优点，很好地利用了模型的非线性动力学特性，并最终实现误差收敛为零的控制性能。同时这种方法对有回转运动的情况，有良好的理论启发意义。以上这些方面的优点给该方法带来了很好的实用前景。