精密定位技术作为精密载物台的一项关键技术，其应用领域非常广泛，对该技术的研究处于国际上精密工程技术的前沿，具有重大科学意义和应用价值。 从目前国内外对精密定位系统的研究情况来看，为了实现大行程，一般都是采用宏微两级定位方式，亦即是在宏动定位控制的基础上，叠加微动定位控制，最后实现载物台的大行程运动和纳米级精密定位技术。尤其是宏动载物台，是纳米定位系统中的基础部件，对定位精度有相当重要的影响。 众多纳米定位系统的宏动台，为了提高定位精度，大多采用直线电机、液体静压丝杠或摩擦传动等作为系统的驱动装置，但是这样不仅增加了制造成本，并且增加了调整和维护上的困难。因此，能否在传统的滚珠丝杠传动及直线滚珠导轨导向方式下，使整个系统达到纳米级的定位精度的研究，具有实用意义。 本文主要工作就是研究在传统的滚珠丝杠传动及直线滚珠导轨导向方式下，如何提高宏动载物台的定位精度，包括以下几部分主要内容： 1.宏动载物台的构建，主要介绍载物台的机械结构、传动系统、伺服控制系统以及光栅测量装置等的设计。载物台由精密级直线滚动导轨和精密级滚珠丝杠组装而成，由交流伺服电机驱动，载物台的侧面安装有高精度金属光栅尺，并带有40细分的光栅读数头，实现载物台的位移检测，其控制系统是基于PMAC(programablemultiaxescontroller)控制器，可实行半闭环或全闭环的控制。 2.影响载物台定位精度的因素很多，本文对载物台机械结构的误差、测量装置的误差、控制系统误差以及温度变化对定位精度的影响等进行详细分析，分别得出其对定位精度的影响。 3.通过构建的载物台定位精度标定的实验系统，对半闭环和闭环控制方式下的载物台定位误差及其它运动性能指标进行测试，寻找载物台的定位误差曲线的规律，提出全程线性补偿、分段线性补偿和定点补偿三种误差补偿的方法，并经实验验证使定位精度有十分明显的提高，尤其是分段线性补偿，其双向定位误差只有1.6μm，定位精度为2.99μm，达到微米级的定位精度要求，为整个系统纳米级定位精度奠定基础。 本文的创新即在于在研制的精度较低的载物台上，附加精密光栅传感器，对位置误差用伺服反馈控制，并对实际误差曲线进行补偿，使定位精度有十分明显的提高，且目前实现的定位精度指标可与国外产品相当，载物台的成本却大大降低。