精密主动隔振系统是超精密加工、制造与测量装备纳米级精度生成的必要保障之一。它通过隔离精密设备外部环境的振动,以解决影响超精密装备精度生成的微振动问题。随着超精密装备精度朝着纳米、甚至亚纳米的演进,对隔振系统的性能要求也愈加苛刻,进一步降低系统固有频率以及实现共振峰附近振动的高效隔离成为提升隔振系统性能的关键,同时也是当前精密隔振领域研究的热点与难点。本论文依托国家重大科研项目,面向重大工程的实际需求,针对精密主动隔振系统越来越高的隔振要求,从结构新构型和振动主动控制两方面入手,研究实现超低频隔振关键单元的隔振机理,以及多自由度隔振系统精密定位-高性能隔振复合振动主动控制策略,完成主动隔振系统样机的设计与应用,以进一步提升隔振系统的性能,使其满足超精密加工、制造与测量装备日益苛刻的性能要求。首先,本文分析了影响精密隔振系统性能的关键因素,提出了基于正负刚度并联的精密隔振新构型,解决了隔振系统为保障大承载力而难以实现超低频隔振的问题。研究了基于磁引力的负刚度磁弹簧,分析了其刚度非线性的影响因素,通过参数优化设计降低了刚度非线性度,为其在精密隔振系统中的应用提供了基础。提出了基于磁斥力的负刚度磁弹簧,通过曲线拟合获得了刚度的近似表达式,搭建了单自由度隔振实验装置,对磁斥力负刚度磁弹簧的可行性与有效性进行了验证。建立了正负刚度并联精密隔振系统单元级和系统级的数学模型,为控制策略的研究与制定提供了模型基础。然后,通过对振源特性和精密隔振系统自身隔振特性的分析,研究了正负刚度并联精密隔振系统的主动控制策略。提出了基于天棚阻尼的多自由度独立模态振动主动控制方法,解决了制约传统隔振系统低频振动传递率和高频振动衰减率不可兼得的矛盾。结合精密隔振系统精密定位-高性能隔振复合功能的需求,设计了位置控制器和多自由度模态解耦主动控制器,完成了隔振系统样机控制单元的硬件设计和软件设计。最后,构建隔振系统测试实验台对磁引力负刚度磁弹簧的有效性进行了验证,并对隔振系统性能进行了初步测试。测试结果表明,隔振系统实现了低至约1Hz的固有频率,振动传递率大于2Hz时小于-20dB(振动衰减了90%),大于10Hz时小于-40dB(振动衰减了99%)。在实际工程应用中,将隔振系统样机应用于光刻机隔振机架,对隔振系统的时域和频域性能进行了最终测试,垂向精密定位精度为±4μm,共振峰传递率<0dB,隔振系统性能满足使用要求。实验结果表明,以正负刚度并联隔振新构型配合多自由度主动控制策略使得隔振系统具有极低的固有频率,保证隔振系统高频衰减率的同时降低了固有频率附近振动的传递,大大提高了隔振系统的有效隔振带宽。