为消除压电驱动柔性微定位平台高精控制对平台不确定动力学模型的依赖性，提出了一种数据驱动无模型迭代前馈补偿和自适应陷波滤波结合的控制方法来提高平台的跟踪性能。首先，建立了数据驱动无模型迭代前馈控制器，提高系统对噪声和其他干扰的鲁棒性，同时，证明了在无模型迭代前馈作用下，连续参考输入跟踪误差的有界性和闭环系统的稳定性；其次，构建了自适应陷波滤波器来消除平台谐振的影响，对误差信号进行快速傅里叶变换，并设计谐振频率在线提取算法，实现对陷波滤波器参数的在线实时整定，来进一步提升轨迹跟踪精度；最后，利用所设计的无模型迭代前馈控制器和自适应陷波滤波器对压电微动台进行轨迹跟踪实验。实验结果表明：在跟踪三角波信号时，与单独比例-积分（Proportional Integral，PI）控制和结合自适应陷波滤波器的PI控制相比较，最大跟踪误差分别减小78.25%和70.83%，能够有效提升平台的稳定性和跟踪精度。

为提高压电振动俘能器的环境适应性，提出一种磁耦合式可调频压电振动俘能器，利用激励器上主动磁铁和组合换能器上被动磁铁间的耦合作用及横摆簧片实现压电振子的单向限幅激励。通过对俘能器及磁对的建模和仿真分析，获得了俘能器结构参数对俘能器输出性能的影响，在此基础上制作俘能器样机并进行实验研究，获得了俘能器纵摆质量m₁、横摆质量m₂、横向距离L_x、纵向距离L_y、竖向距离L_z及负载电阻对俘能器输出性能的影响规律。结果表明：存在两阶谐振频率f₁和f₂使输出电压出现峰值U_n1和U_n2，调节m₁，m₂，L_x，L_y及L_z会影响f₁，f₂，U_n1及U_n2；其他条件一定时，存在最佳负载电阻2 200 kΩ使输出功率达到0.122 mW。通过选择合适的结构参数能够提升俘能器的有效频带和输出电压，对增强压电振动俘能器的可靠性和频率适应性具有一定的参考价值。

针对微操作与微装配任务对多维大范围精密定位运动的需求，采用粘滑驱动原理并结合压电柔顺机构设计二自由度、大行程、无耦合并联定位平台。利用桥式机构对内置压电驱动器进行位移放大，并与复合解耦结构配合构成二维柔顺驱动机构。交叉滚柱导轨则连接移动台与驱动机构，并通过预紧螺钉调整接触摩擦力，进而获得良好的粘滑运动特性。采用有限元法建立定位平台的静力学模型，并对位移放大倍数、应力和固有频率进行仿真分析。最后，搭建实验测试系统验证定位平台的输出性能。实验结果表明：在扫描驱动模式下，驱动电压为150 V时，平台x和y向的输出位移分别为63.84 μm和62.61 μm，耦合比为0.52%和0.59%，分辨率为6.5 nm和7.2 nm；在步进驱动模式下，驱动电压为120 V时，平台在x和y向的单步位移分别为47.31 μm和47.20 μm，耦合比为0.69%和0.73%，x正向、x反向、y正向和y反向的运动分辨率分别为0.49，0.47，0.47和0.42 μm，最大垂直负载为50 N，设计的压电粘滑定位平台满足所需性能要求。

为加强学生对非线性问题的认识与理解，设计了一套基于dSPACE的压电陶瓷纳米定位器迟滞非线性半实物仿真实验平台。首先，详细介绍了实验平台的组成；其次，基于实验平台采集压电定位器的迟滞非线性数据，并应用一般最小二乘法辨识得到Prandtl-Ishlinskii模型，进而应用解析法得到PI逆模型；最后，在前馈通路上串联压电定位器的PI逆模型以补偿其迟滞非线性特性，从而将非线性系统转为伪线性系统。学生在实验过程中不仅可以加深对非线性特性以及逆系统法的理解，还可以通过参数辨识法以及逆补偿法切实解决一类智能材料的迟滞非线性问题，提高学生将理论知识与工程实践相结合的能力，培养自动化专业学生解决复杂工程问题的能力。

设计并制作了一款直径为1.1 mm、频率为31.11 kHz的MEMS压电微镜，用于需要高速扫描且小尺寸的应用场景。该器件所需模态为扭转模态，与其他模态分离情况好，不会出现耦合。实验结果显示，电压为32 V时光学扫描角40.66°，品质因子1 155。改变PZT极性，实验得到了薄膜材料的铁电性质影响。另外，完成了MEMS微镜在0 ℃~100 ℃不同温度下角度的变化实验，偏离不超过±1°。仿真模拟、实验结果和理论计算结果三者拟合情况好，表明该设计的微镜具有较高的可控性和稳定性，为实现高精度扫描提供了有力支持。该MEMS压电微镜在AR/VR等领域中具有潜在的应用前景。