平面电机是可以直接输出平面运动的新型电机，具有结构简单、精度高、响应速度快等特点。本文以磁悬浮平面电机为研究对象，建立了通电线圈在永磁阵列磁场中的受力模型，通过对一维线圈阵列的受力特性分析，提出了可以实现水平方向推力分量解耦的电流分配方式，通过对平面电机动子的受力特性分析，分别给出了线圈阵列竖直方向推力分量和水平方向推力分量的分解算法，建立了平面电机六自由度运动系统的解耦控制模型，完成了平面电机六自由度运动控制器的结构设计和参数设计，并对控制系统进行了仿真研究和实验验证。首先，结合永磁阵列磁感应强度分布的基波解析模型，利用洛伦兹力公式，对通电线圈电流微元的受力状况进行研究，建立了通电线圈在Halbach型永磁阵列磁场中受力的分析模型，该模型对水平放置且满足几何对称关系的线圈普遍适用。通过适当的形状简化，建立了通电矩形线圈在Halbach型永磁阵列磁场中所受电磁推力和电磁转矩的参数化解析模型，研究了线圈主要几何参数对其推力常数的影响规律。阐述了磁悬浮平面电机的运行机理，建立了平面电机动子的受力模型，提出了可以保证各驱动单元处于平衡工作状态的推力分量分解算法。通过对两相及三相正交线圈阵列电流分配方式的研究，提出了正交线圈阵列的判定准则，并给出了任意相正交线圈阵列的电流分配方式。结合线圈电流分配方式，对三相正交线圈阵列的推力转矩特性进行研究，提出了附加转矩的补偿方法。其次，建立了平面电机动子的物理模型和动力学模型，研究了平面电机运动系统输入电流与输出推力转矩之间关系的耦合特性。应用精确线性化方法，获得了平面电机运动系统的解耦控制模型，设计了基于反馈PID控制的单输入单输出运动控制器。研究了电磁推力在竖直方向上的指数衰减特性对系统控制性能的影响，分析了平面电机动子竖直方向运动的磁弹簧特性，并提出了重力补偿策略。最后，通过开环参数辨识实验，获得了平面电机的推力常数及其竖直方向运动的阻尼系数，建立了平面电机动子竖直方向运动的Simulink仿真模型，对竖直方向运动进行仿真研究和实验对比。完成了六自由度运动控制器的参数设计，研究了平面电机动子磁悬浮状态的非稳定平衡特性，提出了适用于三相非正交线圈阵列的电流分配方式，实现了磁悬浮平面电机系统的六自由度运动控制。