压电陶瓷驱动器由于具有分辨率高、响应速度快、输出力矩大和工作带宽高等特点,在微驱动领域内得到了广泛的应用。然而压电陶瓷驱动器内在的迟滞、蠕变非线性和结构振动特性严重影响了压电陶瓷驱动器的定位精度。本文主要以压电陶瓷驱动器为研究和控制对象。首先设计了用于控制压电陶瓷驱动器的上位机软件,然后针对压电陶瓷驱动器的迟滞非线性进行了建模和控制研究。本文的主要内容和创新点如下：1.为了实现对压电陶瓷驱动器的计算机控制,设计了用于压电陶瓷驱动器控制的上位机控制软件,并介绍了软件的功能和操作方法。设计的上位机软件不仅实现了基本的控制电压发送和位移采集功能,而且还可以计算控制器的控制间隔。针对常用的控制信号,如正弦波信号和三角波信号,系统可以根据用户的需求自动生成控制电压序列。软件还实现了闭环控制,期望的位移和误差限给定后,系统可以自动完成控制,并给出控制时间、实际位移和最终的控制电压。最后还实现了基于Matlab/Simulink的上位机控制软件。2.首先介绍了经典Preisach模型。由于在实际应用时需要对Preisach算子进行离散化,所以通过实验选取了合适的离散化平面。然后采用实验获得的压电陶瓷驱动器的输入-输出数据辨识离散Preisach模型,通过实验可知经典的Preisach模型能精确拟合压电陶瓷驱动器的迟滞主环。最后对经典Preisach迟滞模型进行了改进,使其能同时精确描述压电陶瓷驱动器的初始化上升曲线和迟滞主环。通过实验可知改进的Preisach模型能同时精确的描述压电陶瓷驱动器的初始化上升曲线和迟滞主环。3.首先分别求取了经典Preisach模型和改进Preisach模型的近似逆模型,并通过仿真分别对两个逆模型进行了验证。然后以两个逆模型为基础,设计了压电陶瓷驱动器的前馈控制器,通过实验可知基于改进模型的前馈控制器能控制压电陶瓷驱动器进行更精确的定位。为了提高压电陶瓷驱动器的定位精度,把前馈控制器和PID反馈控制器相结合,组成复合控制器。通过对比压电陶瓷驱动器在复合控制器和前馈控制器控制下的定位情况可知,在复合控制器控制下的压电陶瓷驱动器具有更高的定位精度。4.设计了基于离散Preisach模型的压电陶瓷驱动器的自适应逆控制器。采用离散Preisach模型描述压电陶瓷驱动器的迟滞非线性,并根据实际输出位移和期望位移之间的比值,实时更新Preisach模型的密度函数。通过对比压电陶瓷驱动器在自适应逆控制器和前馈控制器控制下的定位情况可知,在自适应逆控制器的控制下压电陶瓷驱动器具有更高的定位精度。最后对全文进行了总结,并给出了以后需要深入研究的问题。