具有高精度的压电微动平台广泛应用于先进制造加工、生物科技、医学工程和自动化技术、纳米测量等微纳技术,是实现超精密加工、操作、检测的核心部件和关键技术。压电微动平台最常采用压电陶瓷驱动柔性铰链机构,其输出精度的主要影响因素包括:固有迟滞、蠕变现象以及柔性铰链机构轻阻尼特性引起的振动。此外,多维运动中,各轴之间交叉耦合和同步性的影响也降低了平台轮廓跟踪的精度。因此,本文以压电驱动柔性铰链机构的微动平台为研究对象,从迟滞非线性补偿和轨迹跟踪两个方面,研究迟滞补偿和运动控制理论和方法,设计了迟滞前馈补偿、干扰抑制、交叉耦合抑制和改善同步性能的控制策略。针对压电微动平台迟滞非线性,基于迟滞模型的前馈控制是一种直接而有效的方法,但是迟滞模型的精度直接影响补偿效果。因此,本文提出了一种改进的BW模型,提高了准静态迟滞的建模精度。根据压电微动平台的静态迟滞曲线,分解出迟滞非线性分量,分析迟滞环的不对称性、极大值、极小值点与输入信号速度之间的对应关系。结合BW模型、非对称分量和输入信号速度的三次多项式,以提高迟滞模型的精度,尤其是在输入信号的最大和最小值处。基于建立的模型设计前馈迟滞补偿器,该方法利用开环控制实现了准静态迟滞非线性的补偿。大行程高频率信号跟踪,迟滞呈现率相关的动态特性,基于静态迟滞模型的前馈补偿不能满足精密跟踪的要求。考虑压电陶瓷驱动器迟滞率相关特性和柔性铰链传动机构动力学特性耦合的特点,本文采用级联率无关P-I算子迟滞子模型和线性动力学子模型来描述压电系统,分别设计基于逆乘结构的迟滞补偿器和模型预测反馈跟踪控制器,并引入积分项以改善稳态跟踪精度。对控制器的性能分析表明,该方法避免了复杂的率相关迟滞建模,且控制器结构简单、易实际应用。通过柔性铰链压电微动平台对多种参考轨迹的跟踪测试,该方法实现了动态迟滞影响下的精密运动。此外,为了保证外界干扰下的运动精度,提出了一种基于干扰补偿的鲁棒模型预测控制器。将外界干扰与系统本身的迟滞非线性、模型不确定性等效为总干扰,基于辨识的动态系统名义模型,设计DOB补偿干扰;基于UDE的干扰抑制思想,利用残余干扰实时修正参考轨迹,反馈控制则采用带积分项的模型预测控制。该方法对外界干扰和模型不确定性具有较强的鲁棒性,且能够补偿系统本身的迟滞非线性,实现了多种参考轨迹在0-150 g变负载下的稳定跟踪性能,以及50μm以内、20 Hz以下参考信号跟踪的均方根误差不超过0.8μm。最后,面向多维运动,为了保证轮廓跟踪精度,提出了一种同步多输入多输出模型预测控制方法。通过建立耦合动力学模型,并采用多输入多输出模型预测控制,处理交叉耦合的影响。基于位置域的表达方式,提出一种新的同步误差计算方法,并将同步误差引入模型预测控制的评价函数中以提高同步性能。另外,针对常用的周期性扫描信号,设计重复前馈控制以减小周期误差。该方法保证了多轴运动的同步性,从而提高了轮廓跟踪精度,实验验证了圆形、螺线、Lissa二维轮廓信号的跟踪性能。本文对压电微动平台迟滞补偿、干扰抑制、交叉耦合和同步控制的系统研究,对精密运动系统的研发与实际应用具有参考意义。