微电子制造装备不断向着高效率、高密度、高性能方向发展,对其运动平台提出了更高的性能指标要求,需在满足高速、高加速、大行程运动的同时具有高精度定位性能。由于平台的高加速运动特性将引起定位阶段的惯性振动,使其无法在短时间内达到定位精度要求,严重影响平台的快速精密定位性能,影响微电子制造装备的操作效率。本文针对高速、高加速、大行程运动平台的快速精密定位问题,提出一种基于扰动观测器(DOB)与速度-加速度前馈相结合的增益调度PID复合控制方法,实现高加速宏运动平台残余振动的快速衰减;提出一种宏微运动平台的切换与定位方法,明确宏微运动的切换时机与作用量,实现平台的快速精密定位;搭建平台的实验系统,在相关算法实现的基础上,开展宏微运动平台的定位实验,验证所提方法的有效性。论文的主要研究内容可以概括如下:1、深入调研面向微电子制造装备的高加速运动平台国内外研究现状与需求,明确其快速高精度定位的难点及关键技术,制定本文的研究方法及技术方案。2、基于高速宏微精密运动平台的结构分析,通过宏微运动平台动力学建模分析,建立宏动台降阶数学模型以及微动台机电耦合模型,采用正弦扫频方法对宏动台进行系统辨识,得到宏动台控制系统的传递函数,为实现对高加速宏运动的精确控制奠定基础。3、针对高速宏运动定位阶段因残余振动造成的稳定时间长、定位精度差等问题,提出一种基于扰动观测器与速度加速度前馈相结合的增益调度PID复合控制方法。通过增益调度PID控制解决平台定位阶段由于非线性摩擦力对平台定位性能的影响;提出速度-加速度前馈控制方法保证平台的高速高加速运动特性;并通过扰动观测器有效抑制平台运动及定位过程中的内外部扰动,实现宏平台高速运动条件下的高精度定位。通过开展复合控制方法的仿真实验分析验证所提方法对平台定位性能的改进效果。4、针对宏微运动平台的切换方法与定位误差补偿问题,提出一种宏微运动零速切换方法,即在平台进入定位阶段、轨迹规划速度为零时,启动微动台,并基于微动台压电陶瓷的当前伸长量,明确微动台定位误差的补偿动作量,实现微动台定位误差的有效补偿。通过微动台零速切换与定位误差补偿的实验,验证所提出的切换与补偿方法对平台快速精密定位性能提升的有效性。5、搭建宏微运动平台实验硬件系统,并用软件编程实现上述所提出的相关算法,开展宏动台快速定位实验与宏微复合平台精密定位实验,验证本文所提算法对于提高宏微运动平台定位性能的有效性。