气浮支承因其低摩擦、低发热、高精度等优点在精密制造、测量等领域的运动系统中得到了广泛应用。随着加工负载的增大,以及制造精度需求向纳米甚至亚纳米量级提升,对运动系统气浮支承的性能提出了严峻挑战。气浮支承的承载力和刚度的提升成为了国际学术前沿和热点问题。本文基于主动调节气浮支承气膜形状来调控支承承载力和动刚度的构想,开展压电主动控制气浮支承的新构型研究、样机研制和性能测试,主要研究成果和创新如下:1、分析了环状压电阵列圆型主动气浮支承的结构特点,探讨了该气浮支承底板变形控制维度少、幅度小的缺陷,提出了采用双排压电阵列的矩形结构主动气浮支承新构型。2、建立了该气浮支承的压电-结构关系模型,得出了忽略流场作用的二维简化模型计算方法,实现了底板结构的变形计算;据此优化了气浮支承的关键结构尺寸和压电阵列布置,得出了矩形结构压电主动气浮支承的基本结构尺寸。3、建立了矩形结构主动气浮支承的三维有限元模型,开展了该主动气浮支承的结构模态分析,并仿真分析了该主动气浮支承的结构变形和承载特性随压电驱动电压的变化规律;结果表明,随着驱动电压的提高,该气浮支承的承载性能也随之增强,10um名义膜厚下最大承载力可达173.8N,与同等尺寸常规气浮支承相比提升17.5%。4、开展了矩形结构主动气浮支承的变形及支承特性试验方案设计,搭建了相应的试验装置,完成了气浮支承变形及承载特性随压电驱动电压的变化规律测试分析;试验结果表明,气浮支承变形仿真与实测结果相比误差小于5%,承载特性仿真与实测结果相比误差小于5%,验证了仿真分析的正确性。相关研究为压电主动气浮支承的动态调控与动刚度增强研究奠定了基础,相关研究成果在硅片检测运动平台、精密气浮转台、激光打孔装备以及精密运动平台等超精密装备中有广泛的应用前景。