压电陶瓷作动器具有压电效应好,响应速度快,分辨率高等优点,在光学、电子学、微机电系统等精密定位领域发挥着越来越重要的作用。但压电材料本身存在的缺陷如迟滞、蠕变等非线性特性削弱了系统的控制精度,甚至使系统失去稳定性,对其在工程领域的应用造成了严重的影响,而迟滞非线性特性对系统的定位精度影响占主要因素。在实际应用中,压电陶瓷作动器的迟滞非线性还表现出非对称性以及率相关性等复杂特性。因此,本文以压电陶瓷作动器微定位系统实验平台为研究对象,进行了以下几个方面的研究:1、针对非对称迟滞特性,本文建立了对非对称特性的描述具有更高灵活度的广义Bouc-Wen静态迟滞模型,并基于差分进化算法对模型参数进行了辨识。与经典Bouc-Wen模型相比,广义Bouc-Wen模型更加适用于对实际压电陶瓷作动器的建模。2、在所建广义Bouc-Wen模型的基础上,构建了其迟滞逆模型,提出了一种基于迟滞逆模型的内模控制方法,设计了可以增强系统鲁棒性的滤波器。最后,对压电陶瓷作动器进行了实时跟踪控制实验,验证了所提内模控制方法可以有效的消除迟滞特性对作动器定位精度的影响。3、针对率相关动态迟滞特性,建立了一种Hammerstein率相关动态迟滞模型。分别用广义Bouc-Wen模型和自回归历遍模型(ARX)来表示Hammerstein模型中的静态迟滞非线性部分和动态线性部分。并且用差分进化算法来辨识广义Bouc-Wen模型参数,用最小二乘法辨识线性动态部分模型参数。最后,对给定频率下不同单一频率及复合频率激励下的压电陶瓷作动器实测数据进行模型检验,验证了所建Hammerstein模型的准确性。4、在所建Hammerstein率相关动态迟滞模型的基础上,设计了三种动态跟踪控制方案:(1)前馈迟滞补偿与PID反馈复合跟踪控制;(2)基于Hammerstein逆模型的内模跟踪控制;(3)基于迟滞线性化的内模跟踪控制。最后,在dSPACE实验平台进行了单一频率及复合频率参考输入信号的跟踪控制实验,验证了所提控制策略的有效性。