在一些高新技术领域,如集成电路制造、精密机械装配、细胞精细作业及超精密测量等,都需要一种大行程、高精度的定位平台。传统的定位平台或多或少都存在相关问题,例如存在机械摩擦、定位精度较差、定位范围有限等。依靠磁悬浮力进行支撑的磁悬浮定位平台被提出并被认为是实现高精度定位的有效装置。因此,对磁悬浮定位平台展开详细研究有着重要的应用价值。本文所设计的磁悬浮定位平台总体结构采用“直线电机+磁悬浮技术”。通过HALBACH型永磁同步直线电机的动子永磁体与定子绕组之间的相互作用产生驱动磁悬浮定位平台运动的竖直悬浮力和水平驱动力,实现了定位平台的悬浮及定位运动。采用理论解析方法和有限元仿真方法对HALBACH永磁阵列和永磁同步直线电机进行了电磁力仿真分析,验证了HALBACH永磁阵列良好的单边特性并获得了相关电磁力参数。其次,建立了定位平台动力学模型,针对定位平台强耦合、非线性的特性,采用DQ解耦及泰勒级数展开近似线性化的方法实现了定位平台竖直和水平方向上的解耦控制和线性化。然后确定了磁悬浮定位平台控制系统硬件及程序设计整体结构。其中以FPGA为核心,完成了外部驱动的程序设计;针对控制算法较复杂的特点,构建了基于MicroBlaze软核的控制器,实现了定位平台的解耦及位置环与电流环双环PID控制。由于磁悬浮定位平台功率较小,对精度要求很高,从而采用线性放大电路设计了定位平台驱动系统。同时对相关传感器进行了选型并设计了信号采集电路,确定了相关器件的参数并验证了传感器的性能。最后搭建了磁悬浮定位平台控制系统Simulink仿真模型和磁悬浮定位平台实验系统,并进行了相关仿真和定位试验,验证了控制系统良好的控制效果和所设计的磁悬浮定位平台软硬件良好的工作性能。