随着扫描探针显微镜、微电子加工、微纳操作等领域的不断发展,科学研究与工业生产对于大行程以及超高精度运动平台的需求越来越高。二自由度宏微复合定位系统兼顾宏动系统大行程和微动系统超高精度的优点,可以有效解决超高精度和大行程技术上的矛盾。搭建大行程高精度定位系统的重点与难点在于宏动和微动两个子系统的控制要求差异较大,需要合适的复合控制方法协调两个部分的运动。同时由于驱动器出力而产生的反作用力会使宏动部分和微动部分相互影响出现耦合问题,进而对复合平台整体的性能和精度产生影响。本文利用压电陶瓷精度高响应速度快、直线电机行程大移动速度快的特点,设计并搭建了一套二自由度宏微复合定位系统,并针对宏微复合系统中的控制策略与耦合问题开展控制仿真研究。首先设计并搭建了一台两自由度宏动平台,采用垂直串联结构,结构简单易于维护,驱动器选用无铁芯永磁同步直线电机,配合非线性控制器定位精度可以达到微米级,并具有较高的运动速度。运用二维编码器对宏动平台的控制系统进行改进,减小了宏动平台的垂直度误差,提高了轨迹跟踪精度。微动平台采用本实验室设计的并联微动平台,此微动平台的驱动器是压电陶瓷,可以达到纳米级的精度,但也有迟滞非线性的缺点,为此本文采用了单神经元PID控制器以提高微动平台的控制性能。在分别建立宏动平台和微动平台的动力学模型基础上,本文在MATLAB软件中建立了宏微复合平台的控制仿真模型,为追求仿真结果的可靠性尽可能还原真实的控制结构,如引入压电陶瓷的迟滞模型。通过对比几种主流的复合控制结构,提出了针对本宏微复合平台的四种改进控制方法,并在Simulink应用程序中对不同控制方法进行仿真计算,获得阶跃响应仿真结果,通过分析误差与动态特性得到最适合本宏微复合平台的控制方法为双反馈微动跟随宏动控制法。引入几种多输入多输出(MIMO)控制解耦方法解决宏微两部分之间的力学耦合问题,利用不依赖于耦合模型的自抗扰控制器解决宏微耦合问题,通过仿真结果验证此方法可以有效提高定位精度。