磁悬浮平面电机是一种先进的运动驱动装置,具有良好的动态性能,可以获得很高的运动精度,在集成电路制造、微纳制造等先进制造装备的驱动中具有广阔的应用前景。论文主要研究磁悬浮平面电机三自由度运动轨迹跟踪控制问题,在内模原理的基础上分别设计了状态反馈与输出反馈两种闭环控制系统。论文建立了磁悬浮平面电机动力学模型,重点分析垂向悬浮、水平平动、水平转动三个运动自由度的动力学特性,导出其传递函数矩阵矩阵分式模型与状态空间模型。论文建立了参考输入和外部扰动共同不稳定内模补偿器,对三自由度运动控制系统进行闭环极点配置,设计了可实现无静差轨迹跟踪的状态反馈闭环控制系统,并提出采用前置PD控制器以改善系统的动态性能。考虑到输出反馈在物理上的可实现性,论文同样基于内模原理,采用传递函数矩阵分式描述方法,将非循环受控系统转化为循环化传递函数矩阵分式,并对三自由度运动控制系统进行闭环极点配置,设计了可实现无静差轨迹跟踪的输出反馈闭环控制系统。论文对所设计的两种无静差轨迹跟踪闭环控制系统进行了大量仿真验证。结果表明,在系统中嵌入不稳定扰动内模的条件下,两种闭环控制系统都具有良好的动态性能,对正弦参考输入和方波参考输入都可实现精确的轨迹跟踪。