近年来随着半导体行业的快速发展,各行业对高端芯片需求不断扩大。为了突破技术难点,推动新型工艺制程的量产,生产过程的每一个环节都需要做到极致。而环境振动作为所有仪器设备无法回避的干扰因素,如何隔离振动干扰,为仪器设备提供一个稳定的工作环境,精密隔振振技术成为必须攻克的技术难点。此外,以引力波探测为代表的精密测量领域,以微纳制造为代表的超精密加工领域等,为了进一步提高性能,同样面临着振动隔离的问题。振动隔离不仅需要抑制设备工作时产生的振动,还需要降低地面振动对设备的影响。同时隔振设备需要同时抑制多个自由度的振动,是典型的多输入多输出运动控制问题,这类控制器的设计难度大,难以工程实践。为此,本文引入振动模态理论,利用系统各阶模态相互正交的特性,对精密隔振平台进行模态解耦,并在模态空间下以各阶模态频响函数作为被控对象,根据PID经典控制理论为各阶模态设计设计独立的控制器,从而降低控制器设计难度,实现隔振平台的主动控住,主要研究工作如下:首先给出精密隔振实验平台的参考样机机械模型,以此作为研究对象,建立隔振平台的动力学模型,阐述被动隔振存在不足,明确引入主动控制策略的重要性,分析多自由度平台所采用的主动控制策略及控制原理,提出在模态空间下设计独立PID控制器的策略,降低控制器设计难度。其次,选取合适的参考点建立不同的坐标系,建立系统各位置、各状态之间的关系。在此基础上,根据系统的控制策略,完成隔振平台的位置解耦、力解耦和模态解耦一系列的解耦工作。在Adams环境下建立系统的机械模型,验证各解耦方法的可行性,并以单点激励法测量系统各阶固有频率,与理论计算值进行对比,修正理论计算误差。然后,设计PID控制器并进行仿真。文章以单自由度隔振系统为例,分析控制器引入不同反馈变量时,存在不同的局限性,最终隔振系统引入相对位移作为反馈,分析PID控制器各参数对系统动态性能的影响,对各阶模态PID控制器进行设计。为了提高传感器的测量精度,本文引入Kalman滤波算法对传感器进行降噪,最终相对位移传感器可达到1um测量分辨力,而该滤波算法的使用会造成0.27ms的延迟。最后建立Adams仿真模型,测试基于模态解耦的主动隔振实验平台能够达到的性能指标。搭建控制系统框图,将Adams机械模型以状态方程的方式进行描述,建立数学控制模型,与控制仿真软件进行联合仿真,仿真结果表明,增加主动控制后,系统Z方向单位阶跃响应稳定时间小于50ms,系统超调小于21%;X、Y、Z方向系统灵敏度全频带内小于0d B,其中X、Y方向固有频率处的灵敏度从9d B衰减为-21d B,Z方向固有频率处的灵敏度从20d B衰减为-34d B;X、Y方向固有频率处的传递率从25d B衰减为1d B,Z方向固有频率处的传递率从20d B衰减为-8d B。综上所述:模态解耦控制方法有效提升隔振系统的隔振性能。