微扫描成像技术是对同一场景进行多次采样,利用多幅相互之间有微小位移的时间序列低分辨率图像重建一幅高分辨率图像。微扫描成像技术采用现有的成像探测器,不增加成像探测器的像素尺寸,通过扫描的方法减少图像的频率混叠,提高成像系统的空间采样率,明显提高了成像系统的分辨力。微扫描技术基于现有的成熟的成像探测器,不需要昂贵的新成像器件,因而成本也较低。国外已将微扫描技术广泛应用在红外成像和可见光成像等领域,也在探索其在合成孔径成像等领域的应用。近几年来,国内的微扫描算法研究正在逐渐活跃,但实际研究出的微扫描成像系统尚未有报道,研究水平与国外比有很大差距。高性能、高精度的致动器技术仍是迫切需要解决的核心技术之一。开展对高精度位移致动器及其驱动控制系统的研制,有助于提升国内微扫描成像的技术水平。本文阐述了超分辨率成像微扫描系统的原理、优点、应用领域及国内外的发展情况。基于压电叠堆致动器,本文设计了适用于微扫描成像的微位移放大驱动平台及其控制系统。此外,本文介绍了柔性铰链的特点及三角形放大机构的原理,基于三角形柔性铰链放大原理设计了微位移放大机构,利用微位移放大机构构建整个微位移驱动平台。利用有限元分析软件对微位移驱动平台进行仿真分析,确定微位移驱动平台的参数,并仿真测试其固有频率、位移放大倍数及非线性误差等特性。压电叠堆致动器存在着压电材料固有的迟滞非线性(Hysteresis nonlinearity)。压电叠堆致动器的迟滞非线性会使系统精度降低,严重时会产生系统不稳定,改善迟滞非线性是压电精密控制系统的主要研究目标。本文设计的微扫描控制系统以压电叠堆致动器作为驱动元件,也存在复杂的迟滞非线性。目前普遍的改善压电致动器迟滞非线性的方法是利用逆迟滞模型作为前馈控制器,将其串入控制系统中进行迟滞非线性补偿。本文采用改进的Prandtl-Ishlinskii迟滞非线性模型的逆模型作为前馈控制器,设计逆补偿模型的算法,通过测试微位移驱动平台的特性确定逆补偿模型的参数,改善微扫描控制系统的迟滞非线性。本文设计了一个适用于微扫描成像的微位移驱动控制系统,该系统由微位移驱动平台和位移控制系统两部分组成。微位移驱动平台具有微位移放大、二维精确定位的特点;迟滞逆补偿控制系统能明显减小系统的迟滞非线性。本文设计的微扫描驱动控制系统能实现精确地二维定位,行程为±18微米,最大非线性误差为0.4微米。