压电传感执行器是集压电驱动放大器、压电陶瓷驱动器、传感器的纳米级机电一体化系统,在微纳制造和超精密加工等领域都有着无限的开发潜能。本文针对本实验室已有压电传感执行器进行系统建模、控制器设计与仿真验证,得到了一套完整的压电传感执行器模型及控制器设计方案。从电学特性、迟滞效应、压电效应和机械本体方面入手,建立了完整描述压电传感执行器系统的综合数学模型。运用软件对结构进行时域及频域分析,探究系统参数对系统的响应特性影响情况,分析产生迟滞现象的原因。进行系统参数辨识及线性控制方案的制定与仿真。明确迟滞模型建模机理,进行模型建模分析与模型参数仿真及算法编写。根据实验测得的输入电压与输出位移间的关系,运用最小二范数法进行模型参数求解及仿真分析,考量模型输出位移精度。在静态逆模型基础上增加线性部分,优化建模方案。最终动态Prandtl-Ishlinskii迟滞模型建模精度较理想,其建模平均误差在所测频率区间小于0.053?m,建模相对误差为0.29%。对压电传感执行器迟滞逆模型前馈控制系统进行建模分析及模型参数求解。进行仿真分析,考量前馈逆模型控制系统控制下的压电传感执行器输出位移精度。在静态逆模型基础上增加线性部分,对控制系统方案进行优化。最终在动态Prandtl-Ishlinskii迟滞逆模型前馈控制系统作用下,压电传感执行器输出位移与理想输出位移间的平均误差在所测频率区间小于0.464?m,相对误差为2.58%,控制系统有待进一步优化。将PID反馈与以迟滞逆模型为依据的前馈控制融合,借助软件进行控制系统的仿真。实验得到的输出位移曲线与理想位移输出曲线一致性较高。平均误差在所测频率区间小于0.133?m,相对误差为0.74%,小于1%,控制方案可行性得到验证。进行模糊PID控制器的设计,并借助软件进行仿真验证,结果表明模糊PID模型在受到干扰后的调整时间ts为0.09s;超调量ct为2.03%,取得了良好的抗干扰效果。本文针对压电传感执行器系统所设计的PID反馈同迟滞逆模型前馈相结合的控制方案经仿真验证有效,能够广泛的应用在对压电驱动线性度要求较高的相关领域。