高速精密运动控制技术作为制造及装配领域的通用技术,广泛应用于如芯片封装设备和高速数控加工中心等高端制造装备中。随着集成电路产业中芯片封装技术不断向着高集成度、多引线化和细间距化方向发展,芯片封装设备对运动机构的速度、加速度、定位精度和稳定性等性能指标提出了更高的要求。另外随着刀具材料的不断创新,数控机床和高速加工中心的切削速度也从最初的12m/min提高到120m/min以上,这都给高速精密定位平台及其伺服控制策略的设计带来了极大的挑战。因此本文面向高端制造装备对高速精密定位平台关键技术所展开的研究,对加快我国高端设备制造产业的发展具有重要的理论指导意义与实际应用价值。本文针对芯片制造设备和高速数控加工中心等高端制造装备,设计并构建了基于直线电机直驱技术的高速精密定位实验平台。论文同时研究了定位平台的高速高精度伺服控制技术。本文的研究内容及成果主要有以下几点：1.对高速精密定位平台的硬件系统与软件系统进行总体设计与搭建。定位平台的X-Y工作台采用高精度永磁同步直线电机直接驱动,同时平台的末端采用直线光栅反馈,以实现全闭环控制。定位平台的控制系统采用基于IPC+MC的开放式数控系统架构,并采用了PMAC(Program Multi-Axis Controller)高性能运动控制卡,从而使平台的控制系统具有良好的开放性、可靠性和可扩展性。2.对永磁同步直线电机的结构、工作原理和分类进行介绍,并对永磁同步直线电机伺服驱动系统进行数学建模。定位平台伺服控制系统的位置控制器采用了“PID+速度／加速度前馈”的复合控制算法,并在此基础上建立了基于前馈控制的改进型直线电机伺服控制系统数学模型,为实验平台高速高精度控制实验提供了理论依据。实验结果表明,该控制算法可以很好地提高伺服控制系统的跟踪精度,同时能够保证系统的稳定性。3.利用PMAC调试软件对直线电机伺服控制系统位置控制器的PID控制参数、速度／加速度前馈参数及摩擦前馈参数进行反复调试实验,从而使整个伺服控制系统获得了良好的稳态性能和动态性能。4.通过实验对定位平台的各项性能指标(包括定位精度、重复定位精度、最大稳定速度和最大加速度)进行测定。实验结果表明,本文构建的高速精密定位平台可以满足IC封装设备和高速数控加工中心对机械运动机构所提出的高速高精度定位要求。