随着科学技术的飞速发展,尤其在精密光学工程、半导体制造、超精密微细加工与测量技术、微型机电系统、航空航天技术等诸多尖端科技领域,越来越需要一种高性能的精密直线驱动技术。本课题正是基于这种需求提出了一种“大负载超高精度驱动超磁致伸缩直线电机”。直线电机基于尺蠖运动原理,并以超磁致伸缩驱动器(Giant Magnetostrictive Actuator,GMA)为驱动核心元件。本文以直线电机为研究目标,从基础理论、结构优化设计、实验测试及相关控制技术几方面进行了系统的研究。第一章:介绍了研究超磁致伸缩直线电机的意义。简单阐述了超磁致伸缩材料特点和应用领域,总结了智能结构直线电机的类型和应用领域、发展现状和控制方法。第二章:首先介绍了超磁致伸缩驱动器(GMA)的结构及工作原理,在此基础上阐述了超磁致伸缩直线电机的结构和工作原理。基于COMSOL有限元分析软件分析了直线电机部分构件的刚度,并实现了直线电机结构的优化设计。第三章:为直线电机的实验测试,首先优化了直线电机的控制信号,其次测试了直线电机的速度特性、负载特性和运动分辨率,并对实验数据进行了分析。第四章:根据超磁致伸缩直线电机的机械结构和超磁致伸缩材料的材料特性建立了超磁致伸缩直线电机的动力学模型。基于MATLAB/SIMULINK实现了直线电机变负载和变输入信号的仿真,将仿真结果与实验结果进行比较。第五章:在前文所建立的动力学模型和实验测试所得数据的基础上。提出了实现超磁致伸缩直线电机精密定位的控制方法,进行了控制实验,最后分析了影响定位精度的相关因素。第六章对全文的工作内容进行总结,并对后续研究进行展望。