离子交换聚合体金属合成物（Ion-exchange Polymer-Metal Composites,IPMC）是一类被称为人工肌肉的电活性智能材料，由于其性能类似于生物肌肉，因此受到越来越多的关注，并在微机电系统、生物医学、仿生机构等领域具有巨大的应用前景。然而IPMC响应机理复杂、对环境条件与材料参数变化敏感且具有非线性，这些限制了它的开发与应用。　　 本文首先开发了一套完整的IPMC实验平台，并通过实验研究了IPMC在不同的激励信号类型、频率大小、幅值以及样条尺寸、环境湿度等条件下的响应特性，从而掌握了IPMC的响应特征，建立了详细的特性数据库，并进行了机理分析。　　 基于掌握的IPMC的先验信息，设计了频率可控的chirp持续激励信号作为辨识输入信号；然后通过相关分析与频响数据拟合确定了适合的模型阶次，并采用离线辨识策略选择拟合程度最高的三阶ARX模型作为IPMC的模型结构，在此基础上应用多新息最小二乘递推辨识算法，实现了对模型参数的在线辨识，从而避免了环境条件的变化对模型结果有效性的影响。　　 针对IPMC存在的磁滞非线性，建立了两种preisach磁滞模型。第一种基于经典preisach算子，通过离散化、质心化处理，从而实现了对preisach密度函数的在线辨识，并进一步分析了模型误差的原因，对辨识算法进行了改进。另一种采用了非线性preisach算子，通过将preisach平面进行回滞分割，从而可以直接利用一阶、二阶回滞输出数据构造出一个数值模型。　　 最后根据建立的IPMC模型，设计了PID与逆补偿两种控制器。并通过仿真结果证明了PID控制器可以有效地控制IPMC的线性特性，而逆补偿控制器是消除磁滞非线性因素，实现对IPMC跟踪控制的有效手段。