随着科学技术的迅速发展,微纳定位技术在微电子工程、生物医学工程、精密和超精密加工以及精密光学工程等众多领域应用广泛,各领域对定位系统的性能需求越来越高。压电陶瓷驱动的定位平台由于具有定位精度高、响应速度快等优点获得了广泛应用,但存在压电陶瓷驱动器输出位移小,定位平台耦合运动、寄生运动影响定位精度等问题;另外,为使定位平台性能达到最优值,通常运用优化算法求解定位平台模型来获得,模型的准确性对优化结果可靠性至关重要,现有建模方法存在建模准确性差或是模型复杂、通用性差等问题。基于以上问题,本文设计了一种压电陶瓷驱动的新型二自由度解耦大行程微纳定位平台,并提出了一种改善定位平台柔顺机构建模精度的建模方法,然后进一步开展了定位平台有限元仿真、多目标优化以及实物实验等研究。本文具体研究内容如下:(1)设计了一种新型二自由度解耦大行程微纳定位平台。在对定位平台构型、柔顺位移放大机构以及柔顺导向机构比较与分析之后,设计了一种新型二自由度解耦大行程微纳定位平台,定位平台具有结构紧凑,输入和输出解耦以及定位行程大的特点。(2)建立了基于欧拉伯努利梁理论与柔度矩阵法的柔顺机构静力学模型和基于集中质量法理论的动力学模型并进行了仿真验证。提出了一种将欧拉伯努利梁理论与柔度矩阵法相结合的柔顺机构静力学建模方法,并在静力学模型的基础上提出了一种基于集中质量法理论的定位平台动力学建模方法。通过多组有限元仿真分析,验证了考虑杆件柔度的模型对力学特性预测更为准确,并分析了定位平台结构尺寸变化与定位平台位移放大率和固有频率之间的变化规律。(3)运用多目标遗传优化算法对定位平台结构尺寸参数进行了优化,获得了定位平台结构尺寸参数最优解集,并利用不同模型优化结果对比验证了本文所建定位平台静、动态模型的可靠性。使用全局灵敏度分析法分析了定位平台柔顺机构各结构尺寸对模型全局的影响,根据分析结果确定优化设计变量。确定优化约束条件,以定位平台的位移放大率与固有频率为优化目标,运用多目标遗传优化算法获得Pareto最优解,并与其他模型的优化解进行对比与分析,证明了运用本文改进模型进行优化可以得到更为可靠的优化设计方案。(4)最后,基于理论和仿真分析以及优化结果,加工出实验样机并对工作行程、位移放大率、输出刚度、解耦性能和固有频率进行了一系列的实验测试,实验结果验证了理论模型和有限元仿真结果的正确性。