压电陶瓷作为一种微位移智能材料,具有分辨率高、能量密度大、低耗能、快响应等优点。设计的作动器被广泛应用于扫描隧道显微镜、微操纵器、精密加工机床和计算机组件系统的定位中。然而,压电陶瓷材料自身存在迟滞非线性,这种特性限制了应用端的作动器并降低了定位精度,从而导致系统不稳定。在实际应用中,压电陶瓷作动器的迟滞非线性特性还会随着输入信号频率的增加变得更加严重。因此,本文以压电陶瓷作动器系统为研究对象,主要从以下几个方面进行了研究工作:1、针对压电陶瓷作动器自身存在的迟滞非线性特性,提出了一种改进的Duhem模型。根据采集得到的作动器输入输出数据,基于差分进化算法进行了建模实验。与经典Duhem建模方法比较,所提出的改进Duhem方法结构简单,便于控制系统的设计,改善了高频信号激励下压电陶瓷作动器的迟滞非线性特性。2、基于改进Duhem模型构建了逆模型,设计了内模控制方案跟踪压电陶瓷作动器系统。同时为了提高闭环系统的稳定性,当模型不精确时可以通过反馈滤波器来增强鲁棒性。对压电陶瓷作动器系统实时跟踪,作动器的实际输出位移与期望位移的相对误差均小于10%,证明了所提出控制方法可以有效的消除迟滞非线性特性对作动器定位精度的影响。3、针对内模控制中滤波器参数整定问题,设计了模糊内模控制方案。将模糊思维引入到内模控制中,通过模糊控制器时刻调整反馈滤波器的参数,增强控制系统的自适应性。通过对压电陶瓷作动器进行跟踪控制仿真,验证了所设计的模糊内模控制方法的可行性。