塔式起重机在建筑施工现场的应用越来越广泛,已成为高楼建筑过程中必不可少的高空运输工具。塔式起重机在作业过程中,吊钩和负载的摆动给作业安全带来了隐患。为提高塔式起重机的控制性能,吊钩和负载的摆动问题亟待解决。本文对塔式起重机防摆与定位控制技术展开研究,主要工作及创新点如下:（1）考虑到实际作业中,吊钩和负载之间常用钢丝绳连接,吊摆系统具有二级摆特性,基于拉格朗日方法建立了塔式起重机三维空间的二级摆动力学模型,并对系统特性进行了分析。（2）为实现塔式起重机防摆与定位控制,基于输入整形和PID控制分别为变幅子系统和回转子系统设计了控制器,并提出了一种改进的免疫遗传算法对控制器参数进行整定。所提出的混合种群生成方法提高了免疫遗传算法的收敛速度。针对系统振动频率摄动问题,分析了不同输入整形器的性能。仿真结果表明,所设计的控制器能够在变幅回转联合运行工况下,对变幅小车和起重臂准确定位的同时抑制吊钩和负载的摆动。（3）针对塔式起重机系统中存在的非线性特性、欠驱动特性、参数不确定性和外在干扰等问题,在分析了基本滑模控制方案局限性的基础上,提出了一种自适应分层滑模控制方案,以提高系统对参数的适应性和对外在干扰的抑制性能。仿真结果表明,该方案能够在系统参数摄动和受到外界干扰的情形下,实现塔式起重机的高性能控制。（4）针对塔式起重机回转运动与变幅运动之间存在的强耦合问题以及系统响应存在超调大、振荡次数多和响应时间长的问题,设计了一种塔式起重机自抗扰控制器,利用状态观测器对耦合作用、参数不确定性和外在扰动进行估计。同时,基于输入整形技术为输入信号安排过渡过程以获得更为平滑的期望轨迹。进一步,针对实际作业环境中吊钩和负载摆角、角速度难以获取的问题,提出了一种反步自抗扰控制算法,利用跟踪微分器得到吊钩摆角的角速度,继而利用数学模型估计负载摆角和角速度,并基于反步法设计了非线性反馈律抑制跟踪误差。仿真结果表明,所提算法能够很好地实现塔式起重机的防摆与定位控制,并且对系统参数摄动和外在干扰均具有较好的鲁棒性。（5）为检验数值仿真模型和控制算法的正确性,基于SolidWorks和ADAMS设计了塔式起重机虚拟样机,并基于MATLAB设计了人机交互系统。基于MATLAB和ADAMS的虚拟样机仿真结果验证了所设计的塔式起重机防摆与定位控制方法的有效性。