舵机作为飞行控制系统的执行机构,其性能决定着飞控系统的性能。压电双晶片具有质量轻、功耗低、结构简单等优点,非常适合用于微小型飞行器、智能弹药操纵舵面的作动器。但是在很多情况下,压电双晶片位移输出能力不足,需要各种放大机构放大其输出能力,但这又牺牲了双晶片的输出力。针对这一问题,国外有学者提出了PBP(后屈曲预压缩)的概念。对双晶片采用轴向预压的结构形式,利用其结构稳定性提高双晶片的输出性能,解决了输出力与输出位移的矛盾。本文基于上述原理,通过理论和实验的方法分析双晶片的结构稳定性对其输出性能的影响。具体的研究内容和成果如下:1.利用分析力学或有限元的方法建立轴向预压缩双晶片的结构动力学模型。给出不同轴向力与电压下双晶片的静、动力学特性表达式,分析结构稳定性对双晶片输出性能的影响。2.给出两种压电舵机方案,建立舵机的刚柔耦合动力学模型。分析不同轴向力下舵机的舵偏角-负载力矩特性、舵机的稳态响应与瞬态响应等。从理论上证明了增大轴向力能够同时提高舵机的输出转角与输出力,在大轴向力下舵机仍具有较高的带宽和毫秒级的响应时间。设计并加工出样机。3.通过实验的方法研究双晶片的静、动力学特性,证明了增大轴向力能够显著地提高双晶片的位移输出能力,大轴向力下双晶片仍具有高带宽与响应快的优势。4.针对二维弹道修正系统的舵机控制方式开展了弹载四通道舵机的集成设计。根据理论分析的结果给出预压力加载机构设计方案,分析预压力加载机构需满足的行程、位移分辨率与力的指标。搭建实验平台验证了单通道舵机的可行性。