随着IC制造、高速高精密加工等领域的迅速发展,现代工业对定位系统的行程、速度、加速度、精度提出了越来越高的要求。传统的精密定位运动平台已无法满足需求,为了进一步提高定位平台的精度,本文采用悬浮技术和线性驱动技术相结合的机构来代替传统机构设计了磁悬浮定位平台,重点从结构、磁场设计和控制方法三个方面优化磁悬浮定位平台运动性能,实现定位平台的高速高精度定位。针对磁悬浮定位平台复杂的机电耦合特性,设计磁悬浮定位平台的总体结构,并从磁场优化角度,对定位平台电磁驱动部分的推力、推力波动、法向力、齿槽力等方面进行优化,从而确定定位平台几何参数,从拓扑结构上提高定位平台定位精度。基于磁悬浮定位平台电磁结构参数设计与优化,建立悬浮单自由度和平面三自由度力学模型,从而降低控制系统搭建的难度。针对磁悬浮定位平台的高速高精度定位,基于悬浮方向和水平驱动方向力学建模,针对悬浮单自由度方向设计不完全微分PID控制方法,平面三自由度驱动方向设计基于指数趋近律的滑模变结构控制算法,针对单轴同步性误差,设计滑模变结构同步控制器,提高磁悬浮定位平台的定位精度,并对其进行动态跟踪响应仿真研究。在此基础上,搭建了以TMS320F28335为主控芯片的磁悬浮定位平台控制系统,给出了包括电流采样电路、片外ADC模块、激光位移传感器模块、IPM智能功率模块、以及故障检测等电路模块在内的系统硬件电路设计方案。分析了定位平台动子初始寻零位置中断、稳定悬浮的中断、XY平面位移中断、以及基于指数趋近律在内的软件环节的控制策略,完成了磁悬浮定位平台实验系统的搭建。最后,基于磁悬浮定位平台实验系统,对高速高精度定位进行研究,通过实验数据的采集分析,验证了基于本课题控制系统的磁悬浮定位平台能够实现高速高精度定位。