由于直线电机驱动的纳米级精密气浮平台同时具备了直线电机“零传动”和空气静压轴承“无摩擦”的优点,因此被越来越多地应用到微纳加工、IC封装、大面板液晶显示器制造和检测、光学扫描检测等领域中。但由于气浮系统的低阻尼特性,气浮直驱平台容易振动,而一些微小的振动都会对加工质量产生巨大的影响。为此,提高系统的振动抑制能力是气浮直驱平台研制的一个核心问题。国内在直线进给系统的设计、加工制造、装配、测试过程中,多关注平台的定位精度及动态特性,现有的研究也多从机械角度(气浮结构优化,增大阻尼方面)考虑如何进行气浮直驱平台振动的抑制,但气浮直驱平台是一种典型的机电一体化机构,驱动系统和机械系统之间具有很强的耦合作用,而从驱动角度或机电耦合角度系统地考虑振动抑制的研究成果不多。鉴于此,本文以气浮直驱平台为研究对象,从机电耦合的角度上分析了气浮直驱平台振动的各种影响因素;提出了一种机电耦合的振动仿真方法,该方法能快速、有效而准确地获得直驱平台的振动性能;并在振动模型分析的基础上,提出了两种气浮直驱平台的振动抑制策略,一种策略是采用直线电机阻尼,另一种是基于抗干扰和提升电子阻尼的振动抑制策略,通过在直驱实验平台对两种策略进行实验验证,两种策略均在一定程度上抑制了气浮直驱平台的振动。最终将该振动抑制策略应用到KDP晶体侧棱机床中,提升了KDP晶体的表面加工质量。本文的主要工作和研究成果如下:1)全面分析了气浮系统、直线电机驱动(驱动力波动)、反馈信号(光栅信号质量及干扰)、闭环算法等对气体静压支承直接驱动平台的振动特性的影响规律,建立了包含气浮直驱平台的结构和直线电机的气浮直驱平台机电耦合振动模型。明确了气浮系统低阻尼、驱动系统中直线电机的电磁力波动、闭环控制中的闭环算法和反馈信号质量是影响气浮直驱平台振动性能的主要因素,找到了气浮直驱平台振动抑制需要解决的关键问题。通过测试分析获得了光栅栅距周期信号对速度波动的影响规律:速度振动频率与运行速度和栅距信号周期有关,其最大幅值出现在信号周期频率的二倍频中。2)为快速而准确地分析气浮直驱平台的机电耦合振动性能,提出了一种新的机电耦合模态仿真方法:借鉴弹簧-阻尼单元来等效气浮支承刚度的方法,采用等效弹簧刚度模拟伺服驱动的动力学特性,将驱动系统的伺服刚度等效为一个弹簧单元,它与气浮支承的弹簧阻尼单元共同作用在气浮直接驱动平台。这种方法不仅可以快速仿真获得平台的工作模态,还可以更加直接的研究驱动伺服特性对纯结构模态的影响规律等。3)针对气浮直驱平台的低阻尼特性,提出了一种基于抗干扰的电子阻尼提升振动抑制策略(FFPDL)。主要从驱动的角度上考虑气浮直驱平台的振动抑制,借鉴自抗干扰控制思想,设计前馈+PD控制器+线性扩张观测器(FFPDL)控制算法,其基本思想是:设计线性扩张观测器,用于估计气浮直驱平台的位置、速度和干扰,将估计的干扰反馈给控制器,并实时消除所有干扰;采用PD控制器作为电子阻尼器;最后,加入速度和加速度前馈控制改善的直驱平台的动态响应能力。相比于传统的PID控制策略,经实验验证,FFPDL控制算法减小了一半位置稳态误差以及低速下一半的速度波动;并有效地抑制了光栅栅距周期信号导致的速度波动;在振动抑制效果方面,不仅抑制了运动方向的振动,还对导轨的垂直(Y)与侧向(X)的振动产生了抑制作用。4)提出了一种新的阻尼方法。采用直线电机作为机械阻尼,可加大气浮直驱平台的外部阻尼,从而抑制气浮直驱平台的振动。直线电机随平台运动时相当于一个发电机,会产生电动势,该电动势施加到负载上产生电流,电流切割磁力线后产生一个阻尼力,它与滑台运动速度相关。相比于液体与电子阻尼器,直线电机阻尼器具有更加简单的结构以及更低的价格。经实验验证,直线电机阻尼有利于较高速度下速度波动的改善、负载冲击的决速收敛,特别是在气浮临界振动情况下,它可以快速的消耗能量而达到抑制振动的目的。