音圈电机是一种以洛仑兹力驱动的电磁作动器,具有结构简单、体积小、响应快、推力线性度好等特性,在精密主动减振器中具有广阔的应用前景。针对精密主动减振器对音圈电机外形尺寸、推力、结构等日益苛刻的限制,常用的音圈电机难以满足需求。本文围绕音圈电机精确磁场建模和高性能推力控制等关键问题,对面向精密主动隔振器的音圈电机展开研究。提出了音圈电机解耦等效磁路模型；考虑温升、外形尺寸等限制条件,建立了音圈电机优化设计目标函数,进行了结构优化设计；设计并实现了音圈电机硬件驱动控制系统,提出了抑制音圈电机阶跃超调的控制方法；对所提出的方法进行了模拟和实验验证,并应用于精密主动减振系统。主要内容和成果包括：针对音圈电机对外形尺寸、推力、温升等的诸多设计要求,提出了改进的电磁结构方案,进行了有限元对比分析,证实了改进的电磁结构的高气隙磁感应强度；提出了动子线圈强制水冷结构方案,并进行了计算分析和验证；进一步对永磁体材料、线圈参数进行了计算分析；将其它设计要求转化为约束条件,提出了基于音圈电机推力的优化设计目标函数,并分析了不同约束条件的影响。针对音圈电机的精确气隙磁场分布计算,基于分离磁源及磁回路的新思路,提出了解耦的等效磁路模型。将音圈电机永磁体和磁回路被分成了三个子回路(外部、中部和内部),其中中部子磁路可视为理想磁路进行精确计算；基于等效子磁路的解耦分析,进一步提出了二次曲线逼近音圈电机气隙磁感应强度的计算方法；结合优化目标函数和约束条件,对音圈电机本体结构进行了优化设计。对音圈电机的典型和解耦等效磁路进行了仿真和实验对比,验证了解耦等效磁路对气隙磁场分析的有效性。综合考虑经济性和高性能,进行了音圈电机驱动控制硬件系统设计。在驱动板设计中,提出综合采用数字电路与模拟电路的设计方案；设计了微控器电路、H全桥驱动桥电路、超精密电流测量电路、信号调理电路和其它一些辅助的保护电路；通过实验测试和实际使用验证了驱动板的设计有效性。作动器(音圈电机及驱动)的推力直接作用于被控对象,其推力超调将直接影响系统性能。针对作动器推力的超调,提出了抑制作动器阶跃超调的驱动控制技术。基于系统自身响应特性相互抑制的思路,进行了作动器系统函数辨识,通过对阶跃输入电流信号两次阶跃输入规划处理,有效地抑制了作动器的超调问题,并进一步分析了响应误差和两次阶跃输入信号之间的关系。仿真和实验验证了驱动控制的有效性。将音圈电机应用于超精密主动减振系统,通过获取实际测量的主动减振系统的与被动减振系统的减振效果曲线,对比分析可知主动减振系统比被动减振系统有着明显的减振优势,进一步说明了对作动器(驱动板+音圈电机)的优化设计和分析方法和技术的有效性。