微纳定位控制技术的快速发展,极大地提高了对微观领域的研究水平,微纳米定位技术是微纳米科技领域的基础环节。与宏观运动定位控制技术不同的是,微纳尺度的定位技术对控制算法、设备与环境的要求更为苛刻。因此,在微纳尺度上提高设备的运动定位精度,是微纳领域近几年来研究的热点之一。微纳定位平台作为研究微观领域运动定位技术的重要设备工具,研究提高其定位精度的控制方法具有重要的意义。本文针对微纳定位技术中优化控制方法所面临的挑战,提出了消除压电驱动器迟滞特性的改进前馈P-I逆模型,基于微纳定位平台系统的等效传递函数,重点研究了提高定位平台对期望位移跟踪精度的不同控制算法。本文的主要内容如下:(1)位移输出机构性能的研究。基于低压型压电陶瓷驱动器PST150/4/7VS9,通过理论分析与实验,重点研究了压电陶瓷驱动器的工作原理、迟滞特性、蠕变特性。讨论了对压电陶瓷驱动器施加预紧力的不同方式,对压电陶瓷驱动器的预紧力—输出位移关系进行了分析,更好地了解了压电陶瓷驱动器的力学特性,得出了为压电陶瓷驱动器施加预紧力的最佳方式。(2)迟滞非线性降低了压电陶瓷驱动器对期望位移的跟踪精度,为解决该问题,本文通过二次规划寻优算法,基于最小均方误差准则,以压电陶瓷驱动器的运动速度规律为依据,对压电陶瓷运动速度规律不同的迟滞段分别进行P-I建模。建模结果表明,相较于传统P-I模型,本文提出的三段P-I模型能精确地描述压电陶瓷迟滞曲线的非奇对称性。在对压电陶瓷三段P-I建模的基础上,计算出压电陶瓷三段P-I逆模型的阂值向量与权系数向量。通过建立的三段P-I逆模型,对压电陶瓷进行迟滞补偿控制。(3)微纳定位平台控制方法的研究。为了提高微纳定位平台的定位精度,通过对压电陶瓷驱动器和定位平台建立数学模型,得出系统传递函数,结合前期研究得到的三段P-I逆模型,提出了前馈-反馈复合控制方案。通过Matlab软件进行仿真分析,针对不同控制器的性能进行研究,选择了模糊PID控制器作为闭环系统的控制器。实验结果表明,与传统P-I逆模型迟滞补偿控制相比,二段P-I逆模型迟滞补偿控制方方法将压电陶瓷对期望位移的跟踪精度提高了 81.3%。仿真结果显示,相较于传统PID控制器,模糊PID控制器将微纳定位平台对期望位移的跟踪精度提高了80%。