本课题来源于国家重点基础研究发展计划项目(973计划)(2011CB707602)；国家自然科学基金项目(51275229)。直线超声电机是利用压电陶瓷材料的逆压电效应进行工作的一种新型电机，它不需要转换机构就能产生直线运动，具有结构简单、响应速度快、分辨率高、断电自锁以及无电磁干扰等优点。因此，在航空航天、纳米技术、仪器仪表和精密定位等领域直线超声电机都有着广阔的应用前景。为了充分发挥直线超声电机的性能，研制出一套完善的驱动控制系统具有十分重要的意义。本文以双变幅杆V形直线超声电机为研究对象，设计了新型的驱动控制系统，该系统可以同时控制多台电机实现微纳米级的精密运动。驱动控制系统以Altera公司的FPGA（型号：EP3C40Q240C8）为核心,采用了基于Nios II软核的SOPC技术，把处理器、系统外设、DDS信号发生模块、光栅反馈计数模块及PID控制器模块都集成在FPGA中，从而大幅减少了驱动控制系统的体积，降低了系统功耗，也便于后期系统的改动升级，具有很强的通用性。电机运行的位置信息由高精度光栅编码器反馈给FPGA，构成一个完整的闭环控制系统。在软件设计方面，上位机发出指令，Nios II处理器接收分析该指令后，DDS模块产生相应的驱动信号驱动电机运行，依靠对位置信息的实时采集，实现对电机的精确控制。在完成了驱动控制器的设计后，本文针对直线超声电机精密运动平台展开了实验研究。首先测试了电机的最小步距，分析了不同驱动信号下电机的速度特性，通过PID算法对电机进行了速度控制。然后使用连续运动与小步进逼近相结合的方案提高了平台的定位精度。最后，控制多维直线超声电机精密平台完成了细胞穿刺等实验。实验结果表明，驱动控制系统能够同时控制多个电机完成各自方向上的精密运动，其最小步距低于50nm，定位精度为0.36μm。在本系统的控制之下，多维电机平台可以作为细胞操作手，用于生物工程等领域。