磁悬浮平台是光刻机等超精密系统的核心部件之一,非接触无磨损可控性强的特点使其具有重要的研究意义和应用价值,而磁悬浮平台的位移机构的设计和研究是磁悬浮平台实现的关键。本文提出了一种长行程可控性强的基于分布式线圈的悬浮位移分离式磁悬浮平台位移机构设计方案,并对其磁场与力的解析计算、具有多冗余度高复杂性模型的驱动线圈电流分配方法与控制器设计方法进行了研究。针对位移机构的设计,选取了分布式线圈作为定子,二维海尔贝克永磁体阵列作为动子。分布式线圈的结构提供了一种可拓展可重复的模型,提高了设计的通用性,降低了分析难度。二维海尔贝克阵列比同体积同材料单向充磁的永磁体,单面磁场强度更强,磁场环境更丰富,提高了系统效率。针对位移机构磁场与力的解析式计算,本文提出了一种基于等效电流法和微元替代法的解析式求解方法,将海尔贝克永磁体阵列转化为等效电流模型,将线圈视为足够短的线元矢量的叠加,推导出了本文设计位移机构的海尔贝克永磁体阵列外磁场的解析式以及单线圈在该磁场中受力的解析式,并使用有限元仿真软件Ansys Maxwell对推导出的解析式进行验证,得到了符合度很好的结果。针对本文的分布式线圈加二维海尔贝克阵列的多冗余度高复杂性模型,本文引入了相容方程组的最小范数解求法,得到了每一时刻唯一的最小功率电流分配方案,将模型简化成了各自由度上独立运动的二阶模型。并结合验证实验的内容分别进行了三环PID控制器和无模型自适应控制器的设计,对两种方案进行了比较。最后,搭建了原理验证实验平台,对设计的位移机构单轴位移效果进行了验证。实验结果验证了本文基于分布式线圈设计的位移机构在电流分配之后,能在设计的控制器作用下完成预设动作。说明了本文设计方案、分析方法的可靠性和有效性,实现了位移机构设计的目标。分析了实验误差产生的原因,对进一步优化系统设计和提高系统性能具有较大的指导意义。