当只利用旋臂的旋转运动来消除这个二维摆角时，起重机在目标位置附近的线性化系统则变成不可控制系统。为了解决这个问题，已经有研究者提出了一些方法。一种是可以抑制荷载摆动而无需摆角信息的轨道生成法。但是，这种开环控制方式缺少对于外部干扰的鲁棒性，因此很难应用于实际工程中。另一种是利用由传感器系统测量到的摆角信息实现消摆控制方式。技术人员提出了一种基于神经网络的控制方式，但是只有仿真结果。其他技术人员提出了一种两模式切换控制方式：当旋臂到达目标位置附近时，在第一个控制模式中，控制器先减少不可控方向的摆角。在第二个控制模式中控制器再减少可控方向的摆角并且同时控制旋臂的定位。但是，当一个很小的外部干扰增大了不可控方向的摆角时，该方法很难获得良好的控制性能甚至会造成系统的不稳定。
因此，本文将提出一种只利用旋臂旋转运动就可以抑制二维荷载摆角的非线性控制器。由于所设计的控制系统对于如关节间摩擦，荷载质量等参数的变化必需具有鲁棒性，因此首先提出一个基于干扰观测器以及起重机部分线性模型的控制系统。该设计提供了包含产生摆角的离心力项的简单动力学模型。其次，根据李亚普诺夫稳定性定理提出一个非线性消摆控制器。该设计可以实现旋臂对于任意轨道的跟踪控制并同时抑制二维摆角。最后，比较数值仿真和实验结果验证该方法的有效性。
本文的目的在于只使用旋臂旋转运动同时实现起重机旋臂的高精度定位和荷载摆动抑制控制。为此，首先基于干扰观测器导出了起重机的部分线性模型。干扰观测器的使用使得该模型对于关节摩擦，荷载质量等参数变化具有鲁棒性。然后，提出了一种非线性控制器并基于李雅普诺夫稳定性定理分析了该系统的稳定性。该控制器解决了起重机在目标位置附近的线化系统的不可控问题。
最后，通过比较仿真以及实验验证了该方法的有效性。无论是改变旋转角的目标值还是改变起伏角，都实现了旋臂的跟踪特性和摆角的抑制特性。该方法为简化起重机结构和增加其安全性提供了一种可能。
