工件台控制带宽是实现光刻机产率与套刻精度的关键环节,柔性结构动力学特性已成为制约工件台控制带宽的瓶颈,对其开展建模与控制研究具有重要理论意义及工程应用价值。论文以光刻机硅片台为对象,以抑制柔性模态、解决柔性结构动力学特性与控制带宽的矛盾为目标,从硅片台的柔性结构动力学特性建模、多输入多输出(MIMO)运动控制方法、综合性能与优化等方面开展了深入的研究。基于状态空间模型开展了柔性结构运动系统建模的研究。通过理论建模,提出了一种模态分离解耦的状态空间模型,实现了固有机电系统的驱动和测量数量条件下的模态状态控制。通过闭环条件下的频域和时域的实验建模,实现了被控对象状态空间模型参数的辨识,解决了状态空间模型的参数获取问题。频域法应用总体参数拟合方法实现同分母传递函数矩阵模型,通过奇异值分解和模态叠加的方法得到模态状态空间模型;时域法则提出了闭环子空间与模态分析相结合的方法,获得了模态状态空间模型。研究结果表明所提模型完全能控、能观且阶数低,满足柔性结构动力学特性控制要求。基于已建立的模态状态空间模型,提出了一种MIMO全状态反馈控制策略与控制架构,实现了柔性结构MIMO运动系统的控制。为了实现模态状态控制,基于卡尔曼滤波器实时估计系统状态变量作为状态反馈;为了消除系统静态误差,提出了一种具有积分效应的误差状态空间模型;为了实现对已建模模态的不同控制目标,提出了MIMO多极点配置控制器综合方法。为了解决与柔性模态相关模型摄动和与残余模态相关高频模型摄动问题,建立了保守性低、阶数少的模态状态空间不确定性的模型,提出了一种基于回路成形的权函数矩阵设计方法,简化了模型分析和控制器设计的难度,采用μ分析与综合方法,降低了控制器设计的保守性。针对柔性结构MIMO运动系统建模的综合性能分析与优化,提出了模型的能控性和能观性判定准则,为了解决建模优化问题,采用渐进方差最小方法对辨识信号进行优化,提高了模型辨识的精度。针对柔性结构MIMO运动系统控制的综合性能分析,提出了状态反馈控制的稳定性判定准则以及鲁棒控制的鲁棒性和稳定性分析方法,在保证闭环系统能观性、能控性和稳定性的前提下,提高了系统性能。最后以光刻机硅片台作为实验验证对象,验证了本文针对柔性结构MIMO运动系统所提出的建模与控制方法的正确性、有效性。