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能够根据工作环境改变飞机翼面形状的自适应变形能力是未来航空、航天飞行器结构设计追求的重要目标。压电纤维复合驱动器(Macro Fiber Composite, MFC)以其质量轻、适应性好、响应速度快、高驱动应变能密度等优点得到了广泛的应用。如何在低成本下,提高飞机翼面的变形控制精度与稳定性已成为一个重要的研究课题。本文以机翼型面控制为研究背景,研究了压电纤维复合驱动器内部结构几何参数对驱动器性能的影响；以实际驱动型面与理想型面的均方差最小为优化目标,建立了面向型面控制需求的驱动器布局和驱动器控制参数优化设计模型；研制了由压电纤维复合驱动器驱动的类机翼试件,实验结果充分验证了本文所提出的面向结构型面控制的驱动器布局和控制参数协同优化设计模型的有效性和可行性。本论文具体研究工作如下：(1)建立压电纤维复合驱动器的结构设计与分析模型。以压电纤维复合驱动器的电极宽度、电极指间距、压电纤维厚度、压电纤维体积分数为优化对象,以驱动器驱动应变最大为优化目标,建立了影响驱动器驱动性能的结构参数协同优化设计模型。仿真结果表明：由于均匀电场与不均匀电场的存在,驱动器的电极宽度有一个驱动应变极值点,电极指间距与压电纤维厚度均越小对驱动应变越有利,而压电纤维的体积分数越大,驱动性能越好。但考虑到加工工艺、电击穿、脆性等因素,在设计中需要综合考虑驱动器的结构参数。(2)建立了基于有限元算法的驱动电压对翼面结构形状控制优化模型。分别建立了单一电压、多个不同驱动电压控制的优化设计模型,仿真结果表明：基于多个不同控制电压的型面结构,弯曲变形的型面均方差相比于单一控制电压均方差提高了近42.28%；扭转变形的型面均方差相比于单一控制电压均方差提高了3.82%；弯扭变形的型面均方差相比于单一控制电压均方差提高了26.71%。(3)建立了基于遗传算法的驱动器布局与控制参数协同优化模型。以驱动器的铺设位置、铺设角度、层数、对称性以及控制电压为设计变量,以驱动器的击穿电压、铺设位置限制等为约束,建立多参数下弯曲、扭转、弯扭型面的协同优化设计模型。研究了驱动器数量对变形精度的影响,制作了具有6个驱动器的类机翼测试平台,仿真与实验结果高度吻合。本论文得到国家973重点基础发展计划资助项目(No.2011CB610304)、国家自然科学基金项目(11372063)和中航产学研专项资金资助项目(CXY2011DG34)的资助,在此表示感谢。