随着半导体、计算机、航空航天等行业的迅猛发展,加工的细微尺寸越来越小,对高端制造装备的定位精度要求越来越高。因此,高端制造装备的关键运动机构、隔振部件等与精度直接相关的系统显得尤为重要。音圈电机由于其低滞后、高响应、近零刚度等特点成为了精密定位、隔振系统中广泛使用的驱动装置。随着性能要求的提高,音圈电机自身特性导致的推力非线性不可忽视,研究能够补偿非线性特性的高带宽音圈电机控制系统已成为迫切需求。本文主要针对永磁力补偿型音圈电机,对控制系统的硬件设计和非线性力补偿方法展开研究。建立了音圈电机控制系统模型,对音圈电机电流环带宽影响因素进行了分析。针对系统高带宽要求,对比了不同控制系统硬件架构并选择了FPGA作为主控单元。分析了永磁力补偿型音圈电机的非线性特性,阐述了推力非线性对运动精度的影响,提出了基于FPGA神经网络的非线性补偿控制系统方案。针对驱动电路的带宽、精度要求,设计了一种线性功率放大驱动电路,并对电流采样电路设计进行了详细分析。通过合理的电路板布局布线、功率器件散热设计,使驱动电路达到了设计目标。基于FPGA进行了数字电流环设计,通过合理设计时序和逻辑,使电流环带宽得到了显著的提高。以采集的电机力和位移作为输入,电流大小作为训练目标,利用Matlab确定了BP神经网络的基本参数,然后基于对神经网络运算过程的分析,使用硬件描述语言设计了神经网络的各个模块,通过面积优化的方法实现了神经网络计算单元并与其他IP组成片上系统。实验结果表明,神经网络能够对永磁力补偿型音圈电机的非线性问题在一定范围内起到补偿作用。