精密隔振系统是超精密制造和测量装备稳定工作的根本保障。随着装备进入纳米/亚纳米精度,高性能环境振动隔离愈加重要,尤其迫切需要超低频的主动振动隔离技术。以加速度、绝对速度测量为代表的惯性传感器是实现主动振动隔离的关键器件,但是其低频测量带宽有限、信噪比差的问题给精密隔振系统超低频测量和控制提出了巨大的挑战,严重阻碍了隔振系统性能的进一步提高。本论文依托国家重大科研专项,从精密隔振系统的主被动组件特性建模与分析入手,着重研究采用绝对速度传感器的测量系统低频噪声与动态特性对主动控制性能的影响,旨在通过传感器特性补偿和控制算法设计,解决日益增长的环境微振动隔离需求与系统超低频测量和控制之间的矛盾,提高隔振系统性能,满足超精密制造和测量装备对工作环境稳定性的迫切需求。采用从组件级到系统级的分析思路,研究被动隔振结构到整机动力学特性,明确超低频测控需求。建立主动组件—地音传感器和平面电机执行器模型,根据测量需求设计针对地音传感器的零极点对消低频扩展一般原则。据此原则,着重分析带宽扩展实现过程中的噪声限制,确定采用模拟电路结合数字滤波器设计的带宽扩展方式,并建立传感器及其初级放大电路的输入噪声等效速度模型,为后续振动控制策略的研究与制定提供理论支撑。在精密隔振系统的超低频反馈控制器设计过程中,通过研究地音传感器低频动态对反馈控制稳定性的影响,以及低频噪声引起的控制器扰动,发现了传感器低频动态影响反馈控制稳定性的问题,进而提出针对反馈传感器的超低频带宽扩展策略,实现地音传感器的带宽截至频率从4.5Hz扩展至0.1Hz,而高频性能不损失。针对深度带宽扩展后噪声增加引起控制器低频扰动增加的问题,设计基于状态观测器的多传感器融合方法,并结合LQR最优调节器,降低低频噪声影响并改善隔振性能;在前馈控制器设计过程中,分析了传感器低频噪声导致的前馈控制器性能损失,提出针对前馈传感器的超低频带宽扩展策略,拓展带宽至0.3 Hz。据此带宽扩展策略,预测传感器系统模型和参数辨识误差对前馈性能的影响,提出固定极点自适应前馈算法,改善建模精度和稳定性,结合误差和参考信号功率谱整形等措施,进一步降低低频噪声的影响,改善算法低频段性能。设计精密隔振系统软件与硬件,搭建原理样机并测试了提出的超低频测量和控制方法的有效性。实验结果对比仿真分析具有较好的一致性:经过带宽扩展后传感器在超低频段保持了较准确的幅频响应特性和可以接受的噪声水平;反馈控制器在隔振系统固有频率处实现40dB振动衰减,而前馈控制在5Hz处进一步实现10dB的振动衰减;低频噪声在低频段没有引起明显的控制性能退化,验证了提出的超低频测量与控制方法的有效性。