为了实现动态加速度与时变振动环境的综合模拟，研制了一套适应动态加速度场的轻量宽频激振装置。首先提出了压电-液压串联复合激振方法和装置构型，解决了传统激振方法“宽频不轻量、轻量不宽频”的难题。设计了六单元并联压电激振模块，建立了精密装调工艺，并联激振效率达到74.2%。为满足动态加速度环境下的宽频激振需求，提出液压内嵌式定中方案，研制了具有“缸中缸”构型的液压激振模块。基于分频器，提出了串联复合激振系统的分频控制方法，实现了压电、液压激振模块的协调工作、均衡出力。以力平衡控制结合零位移反馈补偿控制，提出了液压激振模块定中控制方法，实现了动态加速度环境下的精确定中。提出了变增益、长时波形再现两种时变振动控制方法，研制了一体化的控制系统。测试结果表明，串联复合激振装置在离心加速度不低于60 g、加速度变化率不低于15 g/s工况下，分别实现了50 kg负载下的6 g_rms振动加速度、10~2 000 Hz频率范围的宽频激振。该装置已应用于多项惯性器件、组件和系统的环境试验考核，载荷控制效果良好。相比飞行试验，本文成果为飞行器制导、控制系统功能性能考核提供了高效经济的实验室手段，特别在大样本数据获取方面具有优势。

为了解决传统微定位平台运动范围小、寄生运动和交叉轴耦合严重导致运动精度低等问题，提出了一种音圈电机驱动的全簧片式大行程、空间多自由度并联柔性解耦微定位平台。首先，介绍了含簧片型柔性球铰的大行程多自由度并联柔性机构的结构和变形原理。接着，以空间三自由度为例，推导了动平台的运动学方程，建立了机构的输入刚度模型，并基于柔度矩阵法对柔性球铰进行了柔度建模和设计，从而确定了微定位平台的参数。此外，分别对三自由度方向进行了系统动力学模型辨识，并基于模型设计了一种相位超前PI反馈控制结合滑模前馈控制的复合控制器。最后，搭建了平台实验系统来验证其轨迹跟踪性能。实验结果表明：与经典的PID控制相比，该复合控制方法能够使得轨迹跟踪性能提高95%以上，加入的滑模前馈也能够有效消除单纯反馈控制产生的相位滞后。并且，所提出的多自由度微定位平台能够实现±3.23 mm×±21.50 mrad×±20.30 mrad的运动范围，具有行程大、稳定性好和精度高等特点，可以用于许多需要大行程高精度的空间定位场合。

为了研究微/纳米技术在光学、精密加工和精确定位等领域的应用，提出了一种线性偏摆复合型压电微动平台，以实现线性运动和偏摆运动。对平台的组成和工作原理进行阐述，建立两种运动的数学模型，并进行运动性能仿真。根据拟定的尺寸加工出样机，对样机的运动能力和频响特性进行测试。最后，通过比例积分微分（Proportional Integral Derivative， PID）反馈实现对平台的跟踪控制。仿真和实验结果表明：该平台具有良好的运动精度和解耦性，一阶固有频率可以达到333.8 Hz，能够实现24.924 μm的线性运动和1.330 mrad的角度摆动，实现了微/纳米级别的运动，在精密光学、精确定位等领域具有广阔的应用前景。

为了克服音圈电机电磁驱动柔顺微定位平台在大行程范围内存在的低阻尼谐振和动力学特性差异等问题，利用综合数据驱动频域逆迭代前馈补偿和含相位超前校正PI反馈控制的复合闭环频域逆迭代学习控制方法对其进行高速高精控制。首先，搭建了音圈电机驱动双平行四边形柔性机构微定位系统，并针对不同工作点位进行了动力学模型辨识。然后，为提高系统相对稳定性，设计了含相位超前校正环节的PI反馈控制器。同时，利用输入输出数据对系统频响函数进行在线逆估计并进行前馈补偿，来进一步消除谐振的影响。最后，利用所提出的控制方法进行了跟踪实验并与其它方法进行了对比。实验结果表明，提出的控制方法对三角波期望轨迹的最大跟踪误差为0.175%，相比于PID控制、相位超前PI控制、传递函数逆模型前馈控制，跟踪均方根误差分别减少了8.75，5.43和2.21倍，能够较好满足大行程微纳米定位跟踪精度高、速度快、抗干扰能力强的要求。

为提高柔性机构三维位形参数光纤测量精度，提出了基于曲率与角度校正的多芯光纤三维形状重构方法。通过引入方向角和曲率校正系数，改进了柔性三维形变多芯光纤重构算法；利用准分子激光器和相位掩膜法制备了多芯光纤光栅传感阵列，建立了多芯光纤三维形状重构实验系统；实验测量了不同曲率比例因子下的形状重构误差，分析了曲率与角度校正前后形状重构误差；通过对应变进行了三次样条插值，并对方向角和曲率进行了校正，得到了形状重构误差平均值为0.74 mm、最大值为1.64 mm；利用校正后的多芯光纤传感系统进行三维螺旋形变重构实验，得出重构精度提高了10.2%。研究结果表明，基于曲率与角度校正的多芯光纤三维形状重构方法具有更高精度，在柔性机构三维位形实时监测中具有应用前景。