精密运动平台是微电子制造、微细结构加工、生物基因工程等精密操作领域的关键运动部件。在微电子封装制造领域,随着芯片向高密度、细间距的不断发展,其封装装备的精度与效率在不断提升,要求运动平台在大行程高速高加速运动条件下实现高精度快速定位和稳定操作。由于大行程、高速运动与精密定位之间的矛盾问题,宏微复合运动平台是解决其问题的关键途径之一。在高速高加速运动条件下,如何控制直线电机驱动宏动台,使其具备快速稳定、精密定位和强抗干扰稳定操作性能,是提升宏微复合平台最终性能指标的关键基础。因此,本研究针对宏动台直线电机的快速精密定位、轨迹跟踪以及扰动抑制等问题,重点开展大行程宏动台的直线电机自抗扰控制方法研究,在典型自抗扰控制方法研究的基础上,提出名义模型辅助自抗扰控制、基于速度环扰动补偿的内模自抗扰控制、和考虑输入饱和的混合非线性反馈自抗扰控制等方法,通过对应方法的稳定性证明、仿真分析和实验研究,验证所提方法的有效性,同时将所提控制方法与宏微复合平台相结合,有效提高平台的定位精度和操作稳定性。本文的主要研究内容概括如下:1、面向直线电机驱动下的大行程宏微复合运动平台需求,深入调研宏微复合平台结构及相关控制方法的国内外研究现状,明确宏动台直线电机控制在快速定位、精密跟踪及抗干扰等方面存在的难题,确定本文的研究思路和内容;2、在宏微复合平台结构和耦合问题描述的基础上,开展宏动台直线电机的动力学建模与模型辨识研究,建立简化电流环模型和考虑电流环响应动态的宏动台直线电机动力学模型,通过参数辨识获得相应的名义模型;设计直线电机的典型二阶自抗扰控制器,开展宏动台直线电机控制系统实验。实验结果表明,相比于PID控制方法,二阶自抗扰控制方法对于宏动台的定位、跟踪以及扰动抑制等性能都有一定的提高,为自抗扰控制算法的进一步深入奠定基础;3、考虑到直线电机控制系统存在强耦合、强非线性以及多重扰动干扰,为充分利用被控对象的模型信息进行有效的性能控制,本研究将已知的模型信息加入到自抗扰控制方法中,提出一种基于名义模型系统变换的名义模型辅助自抗扰控制方法。文中详细推导该方法的一般表达形式,对该方法进行闭环系统稳定性证明,并基于宏动台二阶系统和三阶系统的名义模型,分别建立对应其二阶和三阶的名义模型辅助自抗扰控制器,开展宏动台直线电机在点位响应、扰动抑制、正弦跟踪以及高速高加速工况下的控制性能仿真和实验研究,验证所提方法在平台定位性能提升上的有效性;4、针对名义模型辅助自抗扰控制方法在轨迹跟踪方面存在的问题,本研究提出一种基于速度环扰动补偿的内模自抗扰控制方法,在速度环设计其扩张状态观测器和扰动补偿律,完成名义模型系统变换,使速度环内模反馈控制器具有准确的内部参考模型,通过位置环线性反馈控制器实现位置闭环控制。在该方法的参数整定规则及闭环系统稳定性证明的基础上,开展点位响应与轨迹跟踪的仿真和实验研究,验证该方法在提高直线电机跟踪精度方面的有效性;5、由于高速高加速工况下宏动台直线电机通常存在输入饱和问题,本文为此提出一种考虑输入饱和的混合非线性反馈自抗扰控制方法。基于直线电机三阶名义模型对抗饱和的降阶扩张状态观测器进行设计,解决因输入饱和带来的估计状态不准确问题;构建具有快速响应特征的线性反馈控制器和具有超调抑制特征的非线性反馈控制器共同组成的混合非线性反馈调节机制,证明该方法的闭环稳定性。开展宏动台直线电机在有/无负载作用下的定位性能仿真和实验验证,并测试稳定状态下的直线电机扰动抑制性能。结果表明,所提方法能够解决直线电机的输入饱和问题,可实现高速运动条件下宏动台的快速稳定与精密定位;6、基于上述自抗扰控制算法的研究,结合宏微复合平台的具体结构特点,分析压电-弹簧结构下微动台对宏动台的闭环控制影响,建立宏微平台的整体动力学模型;在模型辨识的基础上,完成宏微复合平台控制,实现考虑微平台耦合作用下的宏动台混合非线性反馈自抗扰控制和微平台的双闭环PID控制;搭建宏微复合平台控制实验系统,开展平台的定位性能和扰动抑制性能实验。实验结果表明,本研究所提出的控制方法能够使平台在不同运动参数和不同负载作用下实现宏微平台的快速稳定和纳米精度定位,并能够在定位操作阶段有效抑制外部扰动,可实现行程10mm、速度0.2m/s以及加速度4g运动工况下稳定时间96ms内的50nm定位精度。