以扫描探针显微镜和激光扫描共聚焦显微镜等为代表的超精密科学检测仪器是人类探索微观世界的基础工具，在纳米科技的诸多分支学科中具有不可替代的作用。随着纳米科技领域对检测精度的要求不断提高，其对柔性微动平台的动态扫描精度要求也越来越高。与强调重复定位精度等“静态”性能的纳米定位技术不同，纳米扫描更强调对特定轨迹/轮廓的超精密跟踪以及瞬态响应等“动态”运动性能，并往往需要更大的行程和更高的运动速度。这对压电柔性微动平台的结构设计、精确建模与精密跟踪控制均提出了极大的挑战。　　针对上述挑战，本文以面向纳米扫描应用的压电柔性微动平台为研究对象，围绕柔性机构建模、精密跟踪控制与实验研究三个层次展开研究。从柔性机构的变形机理入手，深入研究柔性位移放大机构和运动导向机构的建模方法，建立描述柔性微动平台运动特性的精确数学模型。在此基础上，研究面向纳米扫描的并联内模与重复控制等超精密跟踪控制算法，并进一步通过引入与其结构相匹配的抗饱和补偿单元，全面提高压电柔性微动平台的动态跟踪性能。最后，基于搭建的纳米伺服控制实验系统，通过实验测试和评估所提出的控制方法的有效性。主要研究内容如下:　　首先，针对柔性微动平台中保证运动范围的桥式位移放大机构，考虑桥式机构驱动外部负载（如位移导向机构等）的反作用力对柔性铰链变形的影响，提出了基于负载作用的桥式机构建模新方法，分析了外部负载对桥式机构放大性能的影响。在此基础上，进一步考虑柔性铰链应力刚化效应，研究了面向直梁型柔性铰链（短粗梁）的铁木辛柯梁约束模型，并提出了基于应力刚化作用的桥式机构建模方法，实现了对桥式机构位移输出的精确预测。　　其次，针对柔性微动平台中保证其运动精度的复合平行导向机构，考虑其基本单元——固定-导向粱在导向工作中因结构限制而存在的轴向变形，在传统伪刚体模型基础上引入线性弹簧描述梁的轴向变形，提出了改进伪刚体模型，基于粱约束模型分析结果，将改进伪刚体模型参数表示伪柔性梁末端载荷的函数，有效描述了柔性梁载荷与变形的耦合关系。以此为基础，建立了复合平行导向机构的数学模型，准确描述了导向工作过程中的非线性行为。　　然后，将上述桥式机构和导向机构的建模方法运用于面向纳米扫描应用的二维桥式微动平台的建模分析，建立了整个桥式微动平台的数学模型，揭示了桥式平台的刚度非线性特性。同时基于对压电陶瓷执行器和驱动器的电学特性和柔性机构的机械特性，建立了压电桥式微动平台的机电耦合动力学模型，并搭建实验平台，对模型参数进行辨识，为超精密跟踪控制研究提供了模型基础。　　再次，面向纳米扫描应用对周期参考轨迹的超精密跟踪，设计了基于内模原理的并联内模跟踪控制结构，将产生参考信号的外系统动力学模型植入内模单元，保证了系统对参考信号的渐进跟踪。进一步考虑微执行器饱和对系统性能的影响，引入与并联内模结构相匹配的抗饱和补偿单元，通过对控制输出和系统输出的调整，弱化饱和非线性对系统性能的影响。　　最后，进一步考虑纳米扫描工作模式对三角波信号的跟踪需求和执行器饱和对扫描性能的影响，提出了基于重复控制的超前抗饱和跟踪控制结构，根据重复控制中因时间延时环节而存在的控制器输出的时间超前信号，对控制器输出是否触发饱和提前预判，从而在实际执行器饱和发生之前激活抗饱和补偿器对系统输出和控制输出进行再设计，提高系统在进入和离开饱和区间的暂态性能，保证系统在饱和区间内的稳定性和跟踪性能。