针对压电陶瓷驱动器中的迟滞非线性特性,提出一种提高压电陶瓷执行器定位精度的复合控制方法。建立了非等间隔阈值的Prandtl-Ishilinskii(PI)迟滞模型,通过自适应差分进化算法进行系统辨识,求取参数并建立逆模型。考虑到压电陶瓷迟滞非线性特性随输入信号频率变化的特点,采用融合PI逆模型前馈控制与滑模控制的复合控制方法用于压电陶瓷的精密驱动。实验结果表明,相比逆模型前馈和PID结合的复合控制方法,采用逆模型前馈和滑模复合控制方法,平均误差下降了0.0300μm,均方根误差下降了0.0346μm,能有效克服压电陶瓷迟滞非线性,提高系统跟踪性能。

将迈克尔逊干涉实验装置用于用压电陶瓷驱动和柔性铰链导向的一体化微定位工作台，通过实验研究了其位移与电压的关系．实验结果表明它们在限定的工作范围内具有良好的二次曲线关系．另外。还对影响系统定位的误差作了相关分析．

为适应三维光学微细加工及三维光学信息存储研究的需要，研制了共聚焦激光扫描荧光显微镜的工作台式扫描系统，扫描范围138μm×138μm。工作台采用压电陶瓷驱动器（PZT actuator）驱动的方式来获得高分辨率的位移，采用带柔性铰链的杠杆放大装置来获得较大的位移范围。描述了工作台的工作原理，并对其静态和动态性能进行了测试，实验表明这一扫描系统能很好的应用于共聚焦激光扫描荧光显微镜系统。

针对成像光谱仪提出了基于压电陶瓷（PZT）驱动器的高频像移补偿技术以提高其成像质量。结合成像系统,分析了像移补偿系统需求,给出了该系统的控制策略和设计方案。针对PZT驱动器大容性负载给出了驱动器的设计方法,能够实现系统所需的高频大信号电压驱动;采用基于AD698集成芯片的信号调理电路和线性差分变压式传感器（LVDT）获得高精度补偿角度信息;针对PZT的迟滞特性采用基于DSP控制器的数字闭环控制实现高精度控制。测试数据说明此系统已达到所需像移补偿速度精度要求,表明了此方案的可行性和实用性。

压电陶瓷驱动器具有位移分辨率高、体积小、响应快、输出力大、不发热等优点，但其固有的迟滞、蠕变和非线性，严重影响了它的定位精度。在大行程微动工作台中，需要借助于位移放大机构来克服压电陶瓷驱动器位移行程小的缺点，但放大机构在放大位移的同时，也放大了压电陶瓷蠕变和迟滞误差的影响。本文通过对一种大行程压电陶瓷微动工作台蠕变特性的研究性实验，得到了该机构的蠕变特性曲线，找到了压电陶瓷驱动器蠕变的规律，为进一步修正和减少蠕变误差的影响、提高系统的定位精度，提供了科学的依据。

集中应力和耦合位移是影响基于柔性铰链和压电陶瓷驱动器的微操作器性能的关键因素。单平行四杆机构具有低的集中应力，但存在大的耦合位移，双平行四杆机构没有耦合位移但存在较大的集中应力。在分析上述2种经典微操作器机构优缺点的基础上，吸取每一种机构的优点，摈弃各自的缺点，构建了一种复合四杆机构，并对这3种机构进行了对比分析，用有限元仿真的结果证明了理论分析的正确性。本文还设计加工了3种类型的二维微操作器柔性铰链机构与压电陶瓷驱动组成二微维操作器，并进行了对比实验研究，实验结果表明，该复合四杆微操作器性能优于经典的平行四杆微操作器和双平行四杆微操作器。