精密定位平台是半导体光刻与精密制造加工等领域中的核心关键部件。本文研究了一种应用于高精密制造加工领域,具备大范围运动行程的多自由度磁浮式精密定位平台。首先给出其整体概念性设计方案,然后对其悬浮系统与悬浮控制问题进行了深入分析与研究。该定位平台水平方向上采用三组Halba ch结构的永磁平面电机驱动,垂直方向上采用三组电磁铁驱动。主要研究内容如下:1.多自由度磁浮式定位平台方案设计。通过对比可行的设计方案,给出定位平台的整体设计方案。分析定位平台实现多自由度运动的机理,给出具体的水平驱动和悬浮系统的设计方案。通过分析单组Halba ch结构永磁平面电机的特性来初步验证磁浮式定位平台的定位精度。2.悬浮系统的三自由度动力学建模与解耦控制问题研究。利用卡尔登角变换建立悬浮系统的三自由度动力学模型,研究悬浮方向上的三自由度解耦问题,并给出了解耦控制器设计的整体流程,主要包括对三自由度耦合系统引入滑模变结构控制策略进行解耦,对系统所受内外扰动引入扩张状态观测器进行观测。3.基于跟踪微分器的滑模变结构控制及其在悬浮控制中的应用。定位平台在z轴方向上的稳定悬浮是实现其它自由度精密运动的前提与保证。基于前面提出的解耦控制器设计的整体流程,引入改进优化后的近似线性跟踪微分器来确定滑模控制中的滑模面及控制律,研究定位平台单自由度高精度控制问题。4.磁浮式定位平台悬浮控制器的实现与实验。利用实验室的三点悬浮系统硬件平台,设计与实现定位平台的悬浮控制器以及基于跟踪微分器的滑模变结构控制算法,给出具体的实验结果并进行对比分析。