压电马达作为一种新型执行元件,其自身通过逆压电效应产生形变,依靠摩擦机理驱动负载,在尺寸要求严苛、高真空、强磁场等场合下的精密位置控制系统中得以广泛应用。由于航空航天领域的特殊性,相应场景下应用的运动控制机构,面临着精度高、体积小、重量轻、环境适应性强和应用模式多样的挑战,压电马达凭借自身优势,受到了国内外相关学者的广泛关注。但是由于压电马达自身的工作机理,在实际应用过程中仍面临很多具体问题,比如还存在着受摩擦影响严重,跟踪误差尖峰过大,时变性较强等问题,传统的线性控制器已经很难满足压电马达的高精度控制。压电马达分类多样,论文首先对目前国内外压电马达应用及驱动控制的研究现状进行了调研,选取其中一种典型的线性压电马达作为研究对象,从空间激光通信领域的指向、瞄准和跟踪(Pointing,Acquisition and Tracking,PAT)系统中粗跟瞄组件的控制背景出发,针对压电驱动式伺服跟踪转台的工程应用问题,引出了论文的研究意义。本论文针对线性压电马达在转台控制中面临的摩擦、扰动及热漂移等问题,主要开展了以下研究工作:首先,结合典型PAT系统粗跟瞄组件的转台硬件系统设计过程,从压电马达的驱动电路性能以及控制器结构,对压电马达转台系统进行建模,为了更好解释控制过程中出现的“死区”和非线性等现象,从微观粘滑机理仿真分析了线性压电马达的摩擦特性。其次,为了减小控制过程中的位置跟踪误差,特别是在速度过零时刻产生的误差尖峰,对摩擦补偿控制策略进行了研究。对比分析了主流动态摩擦模型的优缺点,建立了带有平滑过渡函数的Generalized Maxwell-slip(GMS)摩擦模型,分别针对预滑和滑动阶段的相关参数进行了辨识和模型校验。给出了辨识模型的前馈摩擦补偿策略,使得误差尖峰得到有效削减,减小了控制过程中的位置跟踪误差。再次,因摩擦依赖时间和位置的变化,为了进一步降低摩擦随机扰动的影响,基于滑模思想,提出了一种自适应非奇异终端滑模的反馈控制器,解决了抖振和边界问题等问题,通过Lyapunov稳定性理论对闭环系统的渐进稳定性进行了证明,使用该方法能够补偿转台在指向、扫描和跟踪等不同工况下运动过程中摩擦、扰动的各种变化。最后,针对线性压电马达在重载大力矩输出的条件下,连续工作过程会因摩擦引起明显发热,进而导致马达自身动态特性发生变化的问题,研究对比分析多种同步驱动策略,提出了一种温度鲁棒控制策略,在明显的温度不确定度下,能够有效抑制系统性能的衰减。本文系统地介绍了压电驱动式伺服跟踪转台的组成、原理和实现方式,围绕线性压电马达高精度跟踪控制应用中摩擦导致的“死区”、非线性扰动、温度漂移等问题,开展了相关多种先进控制方法的研究,提高了系统跟踪控制精度,为压电马达在航空航天领域运动机构中应用提供了重要的指导意义。