活塞异形销孔可以显著改善其应力分布，提高活塞的使用寿命，但由于活塞异形销孔结构的特殊性，增加了其精密加工的难度。为此，课题组基于超磁致伸缩执行器(Giant Magnetostrictive Actuator,GMA)的基本原理，研制了嵌入式超磁致伸缩微进给机构以实现活塞异形销孔的精密加工。本文针对嵌入式超磁致伸缩微进给机构进行了深入系统的研究，主要有:嵌入式超磁致伸缩微进给机构中超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material，GMM)的变压力耦合特性研究，高性能嵌入式超磁致伸缩微进给机构的设计方法研究以及其驱动电源开发，活塞异形销孔加工刀具径向微位移实时测量方法研究，基于逆模型前馈补偿的嵌入式超磁致伸缩微进给机构模糊PID控制算法研究，以及活塞异形销孔精密加工系统综合实验研究。　　第1章，介绍了课题的研究背景和意义，对活塞异形销孔加工刀具径向微进给驱动方式、超磁致伸缩材料多场耦合模型、超磁致伸缩执行器设计理论和方法、活塞异形销孔数控镗削刀具径向微位移实时测量技术以及超磁致伸缩执行器精密位移控制策略等的研究现状进行综述和分析，指出上述研究中存在的不足，从而确定本文的研究内容和选题意义。　　第2章，针对嵌入式超磁致伸缩微进给机构中超磁致伸缩材料的变压力耦合特性对机构输出位移的影响，首先分析了GMM的应用特性，然后对嵌入式超磁致伸缩微进给机构中GMM的具体多场耦合工况进行了分析，然后从机理出发，结合J-A模型与吉布斯自由能模型，在不考虑温度的影响下，建立了计及涡流效应和应力变化的嵌入式超磁致伸缩微进给机构中GMM的磁机耦合模型，并通过试验验证了该模型的正确性，最后利用实验数据对该模型的参数进行了校正，为高性能嵌入式超磁致伸缩微进给机构中磁机耦合环节的设计提供重要的理论依据。　　第3章，针对高性能嵌入式超磁致伸缩微进给机构设计上的难题，从机理出发，建立了电磁热环节、磁机耦合环节、变形杆振动环节的数学模型，并依此提出了一种基于变压力磁机耦合特性的嵌入式超磁致伸缩微进给机构设计方法:引入了长径比的性能指标，利用非线性规划的思想，解决了GMM与变形杆参数耦合设计的难题;变压力磁机耦合模型使得驱动磁场的设计变得更加准确，保证了各种工况下的输出位移要求;优化设计在保证各项性能的前提下，使得总驱动功率更低。并针对项目需求，设计了一种高频响大行程的嵌入式超磁致伸缩微进给机构，满足异形活塞销孔精密加工对频响、位移和刚度的性能要求，验证了该设计方法的有效性。　　第4章，基于所设计的高性能嵌入式超磁致伸缩微进给机构，首先对其驱动电源进行了设计和开发，研制了双通道连续调整型恒流功率放大器;然后对嵌入式超磁致伸缩微进给机构刀具径向微位移实时测量方法进行了研究，提出了一种改进型两点测量算法，极大地简化了测量算法流程，提高了测量实时性，同时保证了位移测量的精度;最后进行了驱动和位移测量实验，结果表明驱动电源和改进型两点测量算法满足活塞异形销孔加工的精密驱动和位移反馈的要求。　　第5章，在课题组提出的嵌入式GMA率相关迟滞混合模型的参数辨识结果基础上，研究了基于逆模型前馈补偿的模糊PID控制算法。首先对逆模型前馈+传统PID反馈复合控制算法进行仿真，发现其单位阶跃响应的超调量与响应时间之间存在矛盾，然后研究了逆模型前馈+模糊自整定PID反馈复合控制算法，利用模糊控制对PID参数的自调整能力，解决了以上矛盾，但是对阶跃扰动的抑制效果欠佳。于是提出了逆模型前馈+基于设定值加权的改进模糊自整定PID反馈复合控制算法，使得阶跃扰动的抑制效果得到提升，通过仿真对比控制精度和鲁棒性，发现该算法的综合性能最优。最后进行了正弦位移跟踪仿真，逆模型前馈+基于设定值加权的改进模糊自整定PID反馈复合控制算法的高频位移跟踪精度最高，适用于嵌入式超磁致伸缩微进给机构的精密位移控制。　　第6章，首先介绍了活塞异形销孔精密加工系统的硬件和软件组成，并给出了模糊控制的具体实现流程;然后建立了典型活塞异形销孔加工轨迹数学模型，进行了典型活塞异形销孔加工轨迹跟踪的仿真和实验对比，进一步验证了各闭环控制算法的控制效果;最后进行了典型活塞异形销孔的加工实验，实验结果表明，活塞异形销孔精密加工系统综合性能达到预期目标。　　第7章，概况全文的主要研究工作，并对将来的研究工作做了展望。