针对空间类高性能精密传动部件,对其结构微型化和功能集成化的需求越来越高,这样就需要传动机构的外型尺寸更紧凑,结构更复杂的微型器件和系统,传统传动方式都无法满足其需求。而基于压电陶瓷驱动的传动定位系统具有高的功率密度和功能集成度、高动态响应、高分辨率、大驱动力等优点,被普遍应用于纳米级精密传动与驱动的研究。然而对于压电驱动的纳米定位系统而言,其有限的微米级的最大传动位移量只能达到,一般只能实现微米级(直线)/毫弧度级(旋转)的运动范围。从而造成在有限的工作空间中,常规的纳米定位技术很难实现大尺度回转精密定位。针对以上的问题,本论文以压电陶瓷驱动为基础,针对其中的柔顺位移放大机构、旋转柔顺微传动机构设计,同时结合粘滑驱动原理,引入前馈和反馈控制器相结合的控制策略,为实现大尺度亚微弧度级精密定位平台进行了一系列研究。本论文根据柔顺传动机构的特点,对柔顺传动设计准则、柔顺机构构型设计、柔顺机构刚度特性分析方法、柔顺结构精度特性分析等问题进行了深入研究,掌握了柔顺微传动机构的理论分析方法。并通过柔顺传动的数学模型的建立和分析,形成了精密柔顺导向微驱动定位装置设计准则与优化设计流程。具体研究如下:开展了一种新型压电驱动混合式微传动放大机构的总体方案设计,运动学,静、动力学分析及优化设计,以及有限元分析与对比。在开展理论分析研究的基础上,完成了实验样机的构型设计与制造,通过搭建样机实验装置,对机构的位移、带宽,定位精度和闭环分辨率进行了实验研究,实验表明该柔顺放大机构能够实现214μm的运动行程及运动分辨率优于8 nm,并保证其一阶谐振频率为204 Hz,在负载0-1000g的外部载荷下,能够将平台输出端和输入端的耦合位移及偏摆误差抑制在0.78μm和95μrad以内,充分证明了机构设计和分析方法的有效性。通过以上理论和实验研究,基本掌握了压电驱动精密柔顺微传动机构的设计与理论分析方法。针对亚微弧度级旋转精密定位的需求,设计了基于单压电陶瓷驱动的精密柔顺旋转微传动机构,总结了柔顺驱动特性分析与综合设计的阶段性研究结果。在开展理论分析研究的基础上,完成了机构的构型设计,运动学、静力学和动力学的数学模型的建立,有限元的分析,以及样机的研制,通过搭建多个样机实验装置,对其位移、带宽和回转精度进行了实验研究,保证该传动机构在保证最大回转位移为1.64 mrad的同时其回转中心最大漂移小于0.3μm,一阶谐振频率为430 Hz,其闭环转动分辨率优于0.2μrad,验证了构型设计和分析方法的有效性,完成了单压电驱动亚微弧度级旋转微传动平台的性能需求和样机实现。创新性低耦合旋转位移输出和单压电驱动的设计,是本论文内容的创新点之一。该精密微传动平台可实现亚微弧度量级分辨率和高动态特性的角运动。针对大尺度精密回转定位的需求,将压电驱动与粘滑驱动机理相结合,设计了一种新颖的大尺度亚微弧度级旋转定位平台。该平台可以实现360°无限制的回转定位,同时保证亚微弧度级的定位精度。并创新性的设计一种摩擦力可调的微夹持旋转滑块,使其可以根据负载的变化主动调节摩擦力。此外,它具有紧凑的尺寸,允许其在有限的空间内完成大尺度的精密定位。针对压电驱动系统本身固有的迟滞非线性,低阻尼系统和非最小相位系统等特性,以及在实现基于粘滑驱动的压电微动台跟踪周期性锯齿波时出现的相位滞后和低工作带宽等一系列问题,进行系统的模型辨识和优化控制。对于迟滞非线性,采用遗传算法对基于Bouc-Wen模型的非线性模型进行辨识,最终获得迟滞逆模型参数;利用频域辨识方法准确获得系统线性环节模型参数。选用改进型零相位前馈消除相位误差,提高压电驱动精密定位平台的跟踪性能。引入一种延迟位置反馈控制器来增加平台的阻尼,减小平台实际运行中产生的振荡,并提高了系统带宽。保证大尺度亚微弧度级回转定位平台样机的可靠性能。