多自由度微动平台是一种适用于精确定位运动的直接驱动型执行器,可以广泛应用于半导体光刻、精密数控加工、纳米表面形貌测量、物理隧道探测等领域,可以提供高精密定位与精确运动,具有良好的应用前景。在国家自然科学基金项目“两自由度Halbach型永磁体阵列及其在高性能伺服系统中的应用研究”(50407008)的资助下,本文从该型微动平台的磁场计算、磁力与磁力矩计算、数学模型、优化设计、电流激励控制策略、控制器设计、仿真分析等方面展开了研究,探索了该型微动平台的一系列关键理论和技术问题,试制了微动平台的样机和运动控制系统,为该型微动平台的深入研究和开发应用奠定了基础。　　 论文主要的研究成果包括如下几个方面:　　 1)对微动平台定子绕组磁场和动子永磁磁场展开了系统的分析。运用傅里叶级数方法,获得了该类微动平台定子与动子磁场的二维解析表达式。利用磁荷法对三维永磁磁场进行数值计算,与ANSYS有限元仿真结果的对比表明,二维解析解与三维数值解具有很高的精度,为进一步的研究奠定了基础。　　 2)利用磁共能法建立了多边激励机电装置磁力计算的一般公式,提出了永磁体等效虚拟电流的概念(不同于永磁体的等效电流模型),对磁力计算的一般公式进行改进,以适用于包含永磁体的磁力计算,可以分析磁力基波及磁力脉动。利用三维磁场计算结果,分别研究了直线驱动器的横向与纵向端部效应对磁力的影响。为微动平台的数学建模和优化设计奠定了基础。　　 3)建立了此类驱动器的通用设计方法,以单元驱动模块组合的方式,通过逐步设计方法可以确定驱动器的各项结构尺寸。提出了基于单位磁力的最小热损优化方法,通过优化匹配定子绕组与动子永磁体的结构尺寸关系,优化定子电流层高度,减小无效电流层引起的能量损耗,可以有效的降低热损值。同时,也给出基于最大力能密度的优化设计方法,为驱动器的优化提供了另一种选择方案。　　 4)建立了N相直线驱动器在定子坐标系与动子坐标系中的数学模型;提出一种新的N相系统的派克变换关系,并可以运用广义逆矩阵方法,对N相系统的派克变换矩阵进行简化,以降低计算量,有利于实时控制。利用N相系统派克变换矩阵统一了定子与动子坐标系下的磁力方程。　　 5)分别研究了协控激励模式、多极激励模式的磁力矩计算方法,结合磁力计算公式,可以写出动子刚体运动的完整动力学方程。运用协控激励理论与小信号分析方法,建立了协控模式下的工作点状态方程。引入多级激励理论,从理论上论证了系统是可控的,利用广义逆矩阵理论,可以确定满足期望磁力磁力矩条件下的激励电流解,并对解的摄动性进行了分析。　　 6)对微动平台的运动控制设计了超前滞后校正器,建立了Matlab的仿真系统,通过仿真比较了协控激励方式与多极激励方式的特性,所的结果验证了理论分析的正确性,表明协控激励与多极激励方式在微动平台上的适用性,为进一步实验平台的建立奠定了基础。　　 7)试制了微动平台样机,进行了三自由度定位运动实验,为研制更精密的样机及控制系统奠定了软硬件基础。