气浮平台是应用于超精密加工或超精密测量中的一种运动机构,其无摩擦、高精度的运动特点使得气浮支撑运动平台在精密制造行业中占有极为重要的地位。本文研究的气浮平台采用H型的平面导轨驱动结构,克服了传统精密运动平台由于两线性轴相互堆叠合并运动造成的误差叠加效应和刚度串联问题,其结构特点使气浮平台在控制上具有更高的运动精度。本文主要针对这种大行程平面导轨气浮平台的控制系统进行研究,运用先进的控制技术和驱动技术搭建一个高精度、高性能的运动控制系统,实现平面导轨气浮平台高速、高加速、高精度的定位控制。论文的主要研究内容如下:(1)首先分析了平面导轨气浮平台相对于传统精密运动平台在结构运动上的优势,其两轴均以平面为导向的运动结构,减少了运动过程中误差来源的数量,使运动平台具有更高的控制精度。其次对平面导轨气浮平台的直线运动进行了分析,计算出了X轴单边驱动和Y轴同步驱动的运动数学模型。(2)设计了单轴运动控制的速度、加速度复合前馈PID控制器和双轴并行控制下的交叉耦合同步控制器,并用simulink进行实验仿真分析,其结果表明速度、加速度前馈PID控制器能够提高系统的响应速度和减小系统的跟踪误差;在并行同步控制下加入交叉耦合控制能够提高双轴的同步控制性能,减少同步误差。(3)根据平面导轨气浮平台的运动控制需求,设计了运动平台的软硬件系统,并成功搭建了平面导轨气浮平台的运动控制系统。同时还对平面导轨气浮平台在工作过程中受到的外界干扰因素进行了分析,设计了运动平台的气浮隔振控制系统。(4)应用设计的控制器对平面导轨气浮平台进行了控制实验研究,其控制效果与仿真结果一致,验证了所设计控制器的可行性。在调试好运动控制系统后,分别采用超精密平晶和激光干涉仪对平面导轨气浮平台的直线度和定位精度进行了检测,其X轴在竖直方向的直线度≤0.3μm/300mm,定位精度为0.824μm;Y轴在竖直方向的直线度≤0.34μm/300mm,定位精度为0.964μm。最后在平面导轨气浮平台上进行了工件测量实验,使用表面PV值为0.28μm的工件进行轮廓测量,得到测量PV值为0.31μm,表明平面导轨气浮平台可应用于高精度测量和加工的应用之中。