压电驱动柔性微纳米定位平台通常呈现低阻尼谐振模态，高速运动时易激发机械谐振，从而严重影响控制系统稳定性、控制带宽和轨迹跟踪精度。为消除当前谐振控制器对平台动力学建模精度的依赖性，该文设计了一种自适应陷波滤波器来实现压电微纳定位平台的在线实时抑制谐振。首先，搭建了压电驱动柔性微纳定位平台系统并建立其机电耦合动力学模型；其次，利用快速傅里叶变换方法在线分析了闭环系统误差信号，设计平台频率特性提取算法，实现了对陷波滤波器参数的在线自适应整定；最后，利用所设计的自适应陷波滤波器对阶跃信号和三角波信号进行轨迹跟踪实验。实验结果表明，自适应陷波滤波器可以很好地实现谐振的在线抑制，能够有效提升平台的稳定性和轨迹跟踪精度。

为了能够实现高精度的微纳米级转动，该文基于柔性铰链设计了一种单压电陶瓷驱动的纯转动微定位平台。平台采用圆周阵列式柔性梁实现运动导向与解耦，通过杠杆机构增大动平台转动行程。首先通过有限元仿真验证了圆周阵列式柔性梁对动平台轴心漂移的抑制作用，然后通过实验对其运动特征进行测试与分析。测试结果表明，该机构具有良好的回转精度，在x轴正方向轴心漂移量为0~0.23 μm，y轴负方向轴心漂移量为0~4.59 μm，旋转弧度可达916 μrad，旋转精度为0.53 μrad。轴心漂移补偿后整体误差最大为4.9%。

针对传统的Bouc-Wen模型不能准确表征压电陶瓷执行器固有的迟滞非对称特征，导致控制精度受限问题，该文提出一种基于传统的Bouc-Wen模型与Hammerstein 模型结合的迟滞建模方法，基于利用卡曼状态预估的滑模控制的控制策略来提高控制精度。首先，利用粒子群算法对传统的Bouc-Wen模型与Hammerstein结构结合迟滞模型的参数进行辨识，然后根据二阶系统的状态空间矩阵建立卡尔曼观测器，并根据卡尔曼观测器的状态预估利用滑模规律进行反馈补偿和建立逆模型进行前馈补偿，形成前馈-反馈复合补偿。通过数值仿真表明，在0~100 V峰值与0~100 Hz激励频率内，所建立的非线性模型能很好地描述与预测压电陶瓷执行器的动态输出。执行器位移在0~6 μｍ时，传统的Bouc-Wen模型开环、基于传统的Bouc-Wen模型与Hammerstein 结构结合迟滞模型的平均迟滞误差分别为0.654 95 μm、0.186 39 μm; 在50 Hz下，基于传统的Bouc-Wen模型与Hammerstein 结构的前馈PID补偿均方根误差为0.088 5 μm，其前馈滑模复合控制补偿均方根误差为0.047 μm，仅为最大输出位移的0.78%，最大跟踪误差仅为0.153 μm，精度提高了78%，说明该文所提出的基于传统的Bouc-Wen模型与Hammerstein 结构结合迟滞模型及其补偿控制算法，有助于实现压电陶瓷执行器的高速、宽频超精密定位控制。

烧结工艺直接影响陶瓷的显微结构及性能。利用超快速高温工艺制备钛酸钡压电陶瓷，并与常规烧结工艺制备的钛酸钡陶瓷进行对比。研究了超快速高温烧结电流对钛酸钡陶瓷组成、结构以及性能的影响。结果表明：超快速高温烧结可以抑制晶粒的生长，采用超快速高温烧结工艺在电流为180 A保温5 min后，钛酸钡陶瓷的室温相对介电常数为3 450、介电损耗为1.89%、压电常数为283 pC·N-1，这些性能均与常规烧结钛酸钡性能相当，超快速高温整个烧结时间较常规工艺缩短了196倍，是一种新型高效功能陶瓷烧结方法。

针对压电陶瓷快速反射镜, 设计了一种基于频域分析的传递函数辨识方法, 可以实现对任意已知传递函数阶次的系统进行扫频和传函拟合, 再基于拟合的压电快反镜传函进行控制器设计、仿真、实物验证, 对设计出的控制器进行验证。闭环性能为控制带宽为600 Hz, 1V阶跃信号调节时间为12 ms, 结果表明控制器性能满足要求。设备运行过程中会受到温漂影响, 因此利用温度、光学偏转角和控制电压之间的关系进行温度补偿, 实验结果表明温度补偿功能的温漂抑制效果达90%, 极大提高了系统控制精度。

以纤维掺量为变量制作48个混凝土试件, 压电陶瓷传感器作为信号激励器和信号接收器置于混凝土试件表面。基于压电效应对玄武岩-聚丙烯纤维增强高性能混凝土(BPHPC)的损伤进行实时监测。通过对单掺、混掺纤维混凝土的压电应力波信号进行分析, 得到基于小波包分析法的损伤指数(DI), 并拟合出纤维掺量-荷载-DI的函数关系。结果表明: 通过外观损伤状态和压电应力波信号变化定性评价试件的健康状态, 纤维的掺入能够降低混凝土的外观损伤程度; 单掺纤维混凝土的试件应力波信号幅值比混掺纤维混凝土试件大; 玄武岩纤维体积掺量为0.15%、聚丙烯纤维体积掺量为0.10%时试件的DI最小, 当DI超过0.8时, 可以认为试件被完全破坏; 试验数据和试验现象吻合良好, 通过压电陶瓷实时监测BPHPC损伤有较高的可行性。