压电作动器可以实现高精度的运动控制和定位,因而在光电领域、微机电学科等精密定位领域得到了广泛应用。但存在于压电作动器的动态迟滞非线性阻碍了它在控制和定位中的表现,不仅会降低系统控制精度,还有造成系统紊乱的可能。而其中的动态迟滞非线性主要表现为率相关动态迟滞非线性。因此,本文以压电作动器为研究对象,主要进行以下几个方面的研究:1、针对压电作动器的率相关动态迟滞非线性特性,建立了Hammerstein率相关动态迟滞模型,模型由静态迟滞非线性部分与动态线性部分串接构成,分别用静态MPI模型和自回归遍历模型(Autoregressive model,ARX)来表示,并且用带约束条件的最小二乘法辨识其中静态MPI模型参数,线性动态部分模型参数则由由最小二乘法辨识。最后,对不同单一频率及复合频率输入信号下的压电作动器输入输出实测数据进行模型检验,建模实验结果证明了所提Hammerstein率相关动态模型可精确描述压电作动器系统。2、基于建立的压电作动器Hammerstein率相关动态迟滞模型,提出了两种动态跟踪控制方案:(1)基于前馈迟滞补偿的PID反馈复合跟踪控制方案。构建MPI逆模型,并将其用作前馈迟滞补偿器进行迟滞非线性补偿;考虑到建模误差、噪声等带来的影响,PID控制器作为反馈控制器实现系统的精密跟踪控制。(2)内模跟踪控制方案。构建了压电作动器的Hammerstein逆模型,并根据内模控制基本原理设计了内模控制器,通过调节滤波器参数,可以实现压电作动器在给定频率范围内的高精度控制。最后,在基于d SPACE的压电实验平台上验证了所提出控制方案的有效性。3、提出了一种基于Hammerstein率相关动态模型的滑模控制策略,通过MPI逆模型补偿迟滞非线性将压电迟滞非线性系统近似线性化,则迟滞补偿后的系统可以近似用所建立模型的动态线性部分来描述。根据动态线性系统的的状态空间方程,设计滑模控制率,实现压电非线性系统的滑模控制。实验结果表明,基于滑模控制的压电控制系统可以使得系统跟踪控制相对误差小于9%,验证了所提出控制策略的正确性。4、提出了一种基于Hammerstein率相关动态迟滞模型的自适应逆控制方法。将构建的率相关动态逆模型用作反馈控制器,考虑到建模误差和扰动等因素的影响,利用最小均方算法(Least Mean Square,LMS)在线调整优化MPI逆模型参数。仿真实验结果表明,所提方案可以减小由离线建模带来的建模误差对压电控制系统的影响,有效提高了控制精度。