伴随着光纤对接、自适应光学等现代精密产业的快速发展,精密运动平台的研究已经成为这些领域进一步深入研究的关键支撑。针对精密运动平台不同的驱动要求,产生了各式各样新型的驱动器。步进式压电驱动器是一种新型驱动器,具有行程大、分辨力高、结构简单、响应迅速、操作稳定及不受电磁干扰等优点。因此建立起以步进式压电驱动器为核心的直线运动系统对该类驱动器的研究及在运动平台中的实际应用具有重要的意义。本文首先提出了一种双足步进式压电驱动器的基本构型,分析了驱动器的致动原理,规划出致动元件的动作时序,设计了驱动器的两种结构方案。为对驱动器的结构进行分析,建立了箝位力分析的等效模型,推导出箝位力计算公式。使用有限元仿真软件ANSYS对驱动器进行分析,从而确定了驱动器的结构方案与具体结构参数。相关分析为双足步进式压电驱动器的设计提供了理论基础。针对双足步进式压电驱动器的实际驱动要求,本文研制了对应的驱动电源与运动控制系统,用于对驱动器的驱动与运动状态的控制。驱动电源由正负直流电压供电电路与线性放大电路组成,具有四路电压、频率、相位差均可调的驱动信号输出能力,且输出的驱动信号可由输入的控制信号实现控制。驱动电源测试结果表明,输出电压在±200V范围内,且具有良好的线性度与驱动能力。运动控制系统使用Matlab的Simulink Real-Time工具包进行开发,可输出四路控制信号,并具有位置检测功能,实现对驱动器运动状态的实时控制。最后,本文完成了步进式压电驱动直线运动系统的搭建,系统主要由双足步进式压电驱动器、驱动电源与运动控制系统组成。对双足步进式压电驱动器的机械输出特性及直线运动系统的运动特性进行了测试,实验验证了等效模型建立的正确性,并为运动控制程序的设计提供了数据支撑。实验结果表明,驱动器的最大驱动力为13.2N,最大平均速度为47.6μm/s。通过对位置信息进行测量与采集,运动控制系统可通过变步距实现直线运动系统的定位控制,步进式工作模式下,定位精度为±1μm。