针对现有压电振子驱动的共振隔膜泵中存在隔膜往复运动位移及位移放大比小的问题，该文设计出一种可应用于共振隔膜泵的大位移压电叠堆执行器，利用压电叠堆作电-机转换器，提高其响应速度，采用矩形弹簧结构，保证系统稳定性，提高系统的一阶固有频率。建立压电叠堆执行器的数学模型，并分析了系统的位移放大比和各阶固有频率，测试了样机的相关性能。实验结果表明，在输入激励信号幅值60 V、频率510 Hz的正弦信号下，该压电叠堆执行器输出位移为154 μm，位移放大倍数为18.11倍，研制的压电叠堆执行器具有较高的响应速度及较大的输出位移，可用于提升共振隔膜泵的输出性能。

针对压电叠堆作动器的率相关迟滞非线性特性, 该文提出了一种基于asymmetric unilateral backlash(aubacklash）算子的BP神经网络率相关迟滞建模方法。首先提出了改进的aubacklash算子, 改善了Prandtl-Ishlinskii(PI）模型backlash算子在原点处残余位移及严格中心对称的问题; 其次分析了压电叠堆作动器迟滞的率相关记忆特性, 提出了率相关BP神经网络迟滞模型; 最后搭建了迟滞建模精度评估系统, 采用Levenberg-Marquardt(L-M）算法辨识aubacklash算子模型参数, 确定了BP神经网络模型最优结构参数。实验结果表明, 在高、低单一频率及混合频率下, BP神经网络模型较PI模型均方误差降低了70.90%~89.98%, 相对误差降低了70.69%~89.84%, 验证了该模型的精度与频率适应性。

根据多镜面地基望远镜在近红外实现共相衍射极限成像的需求，提出了一种基于压电堆栈致动器的高分辨率倾斜镜设计方案。该方案以哑铃型柔性铰链和菱形位移缩小结构(RADS)作为倾斜镜的运动传递元件，压电堆栈致动器(PSA)作为动力元件，并使用电涡流传感器作为角度测量部件。介绍了高分辨倾斜镜的工作原理，并对哑铃型柔性铰链和菱形位移缩小结构进行设计。柔性铰链和位移缩小结构的关键结构参数均采用理论计算、实验和仿真进行优化。建立倾斜镜模型，利用理论计算和有限元仿真软件分别计算倾斜镜的倾斜角度和分辨率。实验结果表明：设计的倾斜镜角度分辨率达到0.017″，最大倾斜角度为14.6″，谐振频率为136.97 Hz，与有限元仿真结果相吻合，满足地基望远镜系统衍射极限成像的要求。

为了提高用于天文自适应光学系统的单压电变形镜的校正能力, 提出了一种直径为75 mm且包含214个单元的带边缘驱动的单压电变形镜, 单压电变形镜的边缘由数个压电堆栈执行器支撑.首先, 通过有限元方法对变形镜进行仿真建模, 分析比较三点、六点能动支撑对变形镜性能的影响.之后制备了三点、六点边缘驱动的变形镜样机.最后, 利用波前传感器测试了边缘执行器对低阶像差的校正能力.实验结果表明：在0~100 V电压下, 三点能动支撑与六点能动支撑变形镜均可重构大于12 μm的倾斜像差, 对应的归一化残余误差小于0.06, 六点致动对像散和三叶草像差也具有较好的校正能力, 证明边缘执行器可提高单压电变形镜的校正能力.