压电马达广泛应用于航空航天、生物医疗及其它精密仪器等领域,但其仍然存在效率低、磨损严重等问题。为了有效地解决这些问题,提高压电马达的综合性能,使压电马达在力、速度、效率等方面结合得更好,以及提高滑动摩擦耦合型压电马达的使用寿命,论文首次提出一种同步箝位控制与周期机械波合成的压电马达研究方法。论文的主要工作成果和结论如下：目前,电子开关的使用已经相当频繁,但是将机械同步箝位开关应用于压电振子的运动控制从而产生定向位移,这种驱动方式在压电马达领域尚属首例。该控制原理启发于传统电学原件可控硅及其在交流电驱动的直流电机中的应用,类比电学系统和机械系统的相似性,抽象出同步箝位控制压电马达的机械控制系统模型,建立了压电振子的动力学模型。同步箝位控制原理结合了压电超声马达的谐振驱动和尺蠖马达的控制机理两个特点,克服了两者的缺点：压电超声马达工作过程中存在滑动摩擦和尺蠖马达准静态工作频率较低。根据同步箝位控制压电马达的机械控制系统及动力学模型,详细阐述和分析了该类型马达的具体工作过程,并给出了空载和带载两种情况下,压电马达每周期内的速度、位移、箝位时间点以及步距的表达式。理论研究了压电马达的性能与驱动频率、驱动振幅、箝位力等参数之间的关系,同时指出了驱动信号与箝位信号之间的相互协调关系对马达性能的影响。采用有限元仿真分析法确定马达的结构尺寸,研制了马达样机并进行了性能测试与分析。同步箝位控制型压电马达的无负载步距是5μm,负载能力5N。负载是0.5N时速度可达8.2mm/s。当负载是2N时马达的净效率为18.5%,扣除压电振子在空气中无效损耗后,总效率高达72.5%。实验证明该马达具有良好的综合性能,使压电马达在力、速度、效率方面的综合性能得到提高,初步解决滑动摩擦耦合型压电马达使用寿命受限的问题。在任意周期波合成型压电马达的理论研究中,首次提出了基于多级音叉结构的任意周期机械波波形合成方法,波形合成不受阶数和频率比限制,解决了高次谐波匹配阶数受限(已有方法不超过三阶)以及匹配过程复杂的瓶颈问题。系统分析了波形合成的理论基础,研究了波形合成的特点及应用,详细介绍了基于多级音叉频率耦合过程。针对多级音叉本身的特点,结合有限元分析方法设计并研制出三级音叉模型。第一、二、三级音叉的反向共振频率实测值比为1：2.00：2.99,频率耦合的较好。在幅值相同的激振条件下,三个共振模态对应机械品质因数(Q值)分别是5617,4883和3515。基于三级音叉结构,首次合成了近似锯齿波、方波、正弦半波整流和正弦全波整流四种典型谐振波形。对任意周期波合成的具体应用进行了研究。根据惯性冲击式压电马达的运行机理,结合有限元分析研究出了谐振锯齿波驱动型压电马达结构,给出了谐振锯齿波合成结构的具体设计方法,制作了马达样机并进行了性能测试与分析。实验测试了压电振子驱动孔处的位移曲线,很好地验证了理论分析。压电马达的无负载速度是26.2mm/s,最大负载能力是1N,实验证明该马达具有良好的综合性能。