微位移定位平台广泛用于超精密加工、微电机系统、光学技术、纳米技术和白光干涉仪等方面。提出并设计结构紧凑、行程大,行程分辨率小、响应速度快的微位移定位平台已经成为衡量工业发展水平的重要指标。本文针对白光干涉仪new-view 200的微位移定位平台产生位移小、行程精度低的问题,对微位移定位平台进行了研究,创新设计了一种微位移定位平台。首先,提出了一种基于柔性机构的杠杆位移二级放大机构。该结构将压电陶瓷的输出位移进行放大,并根据微位移定位平台整体尺寸受到限制特点,采用楔形块机构和压电陶瓷相配合的形式,将压电陶瓷横向放置,通过楔形块机构把压电陶瓷的横向输出位移转换为垂直方向上的位移,建立伪刚体模型,利用矢量闭环法,对其进行运动学建模,得到杠杆位移二级放大机构的放大倍数,并分析了各个杆之间产生的挠度。其次,基于杠杆位移二级放大机构和双轴铰链设计了微位移定位平台的微位移平台,并对微位移平台的输出位移进行理论分析。所设计的微位移定位平台采用对称结构,为了简便计算,选取微位移定位平台的一部分进行分析,并对其进行合理的简化,建立矢量闭合方程,通过理论分析,得到微位移定位平台输入与输出关系的雅克比矩阵和杠杆位移二级放大机构输出端柔性铰链转角的变化和运动平台旋转之间的关系。采用拉格朗日方程对整个微位移定位平台进行模态计算,得到了其固有频率的计算表达式,并对微位移平台耦合位移进行分析。再次,结合理论计算,采用了拉丁超立方和响应面法,得到各个结构参数对运动平台输出位移的影响。并使用有限元软件对杠杆位移二级放大机构和微位移定位平台进行仿真,通过分析数值计算和仿真结果可以得到:杠杆位移二级放大机构的放大倍数为3.2倍,在输入30μm位移时,理论计算与仿真结果的最大误差为13.4%,微位移定位平台在x轴方向和y轴方向上的输出位移为:-36.25μm~36.25μm和-36.25μm~36.25μm,精度为2.2nm;绕z轴旋转的角度为:-0.01648°~0.01648°,精度为8′′,理论与输出位移的最大误差为3%。微位移定位平台在x轴方向和y轴方向的固有频率为87.01Hz,理论与仿真结果的最大误差值为17.6%,分析理论计算和模拟仿真误差的原因,并探讨了微位移定位平台输出位移与杠杆位移二级放大关系,同时,也分析了微位移平台耦合位移对输出位移的影响。最后,进行微位移定位平台PID控制及微位移定位平台大行程的设计实现。对微位移定位平台进行PID闭环控制,进一步提高系统的响应速度和稳定性。由于微位移定位平台运动行程较小不能满足设计目标,所以又设计了微位移定位平台的大行程装置,该装置采用导轨和线性步进电机配合,整体采用四层设计,满足x轴方向和y轴方向上直线运动和绕z轴的旋转运动和绕x轴运动。理论上微位移定位平台在x轴方向和y轴方向的位移行程为:-100mm~100mm,运动精度为31.7μm。绕z轴的旋转行程为-23.65°~23.65°,精度为0.015°,绕x轴的旋转行程为-20°~20°,精度为30′′,满足设计位移行程大,行程精度高的特点。由于本文设计的微位移平台采取了对称结构,可以使输出值可以为正值,也可以为负值,完成设计目标。本文的研究成果也为杠杆机构、柔性铰链及楔形块机构在其他装置的应用提供了理论依据。