永磁同步直线电机驱动的磁悬浮精密定位平台因结构简单、密封性好、低摩擦阻力、无磨损、反应速度快等优点,在现代精密加工设备、工业自动化、超精密测量等领域具有广阔的应用前景。但同时由于永磁同步直线电机传动系统强耦合性、非线性、负载扰动等因素的影响,给直线电机高精度运动控制带来一定困难。因此对磁悬浮精密定位平台永磁同步直线电机结构优化及控制技术进行研究,从而提高运动平台系统整体工作性能,具有重要的经济价值和现实意义。本文以磁悬浮二维定位平台为研究对象,对优化定位平台永磁同步直线电机结构及控制系统进行了一系列的研究工作,目的是实现系统高的控制精度和高的响应速度,主要工作内容如下:首先,为了抑制磁悬浮永磁同步直线电机电磁力中的谐波分量,减小直线电机运行中存在的推力波动,本文以HALBACH型永磁同步直线电机为研究对象,提出了一种改进的直线电机结构。利用有限元数值分析软件建立了直线电机三维有限元模型,仿真分析了电机气隙磁场与电磁力。分析结果表明,采用优化的电机结构降低了直线电机电磁力波动,有利于提高磁悬浮运动平台的运行性能。其次,针对磁悬浮运动平台动力学模型强耦合、非线性的特点,利用微分几何柔性变结构控制方法应用于控制系统研究。基于微分几何反馈线性化理论对磁悬浮运动平台的动力学模型进行了状态反馈线性化研究,实现了磁悬浮运动平台悬浮和水平两个子系统的精确线性化和解耦控制。然后根据线性化后的子系统模型设计了变饱和柔性变结构控制器,目的是实现高的调节速度和控制精度。对比仿真实验结果表明该控制器可以实现比传统PID控制和滑模变结构控制更好的控制效果。最后,在进行相关理论研究的基础上,研制加工出了两台实验样机,并进行了性能测试的对比反电动势实验,分析结果验证了优化结构电机的优越性。