超精密定位技术随着科学技术的不断变革得到了快速发展,其中高精密定位平台在超精密加工、光学精密工程、生命科学技术、显微与成像技术等领域占据核心地位。为了推进相关领域的进一步发展,研制高定位精度的平台成为迫切需求。目前国内外学者已经提出了多种方式驱动的定位平台,其中压电驱动技术在位移分辨力、响应速度和环境兼容性等方面均具有突出的优势。因此,本文致力于采用压电致动原理研制高定位精度的二维压电平台。现有压电平台主要利用压电叠堆和压电管驱动,压电叠堆存在自由度少、不能承受负电压和侧向力的缺点,不利于平台实现多维运动;压电管主要存在刚度小的缺点,会影响平台整体的动态特性。针对现有平台存在的问题,本文提出了一种贴片式压电致动器,用于驱动并联式二维压电平台,实现二维正负对称位移输出、高谐振频率、高分辨力等特性。分析了二维压电平台的致动原理,建立了静力学模型,进行了结构优化,进一步利用有限元分析方法开展了二维压电平台仿真分析,获得了平台的静态和动态特性。针对压电陶瓷固有迟滞特性,对二维压电平台进行了迟滞动力学复合建模,平台输入与输出的关系描述为迟滞非线性项与结构动力学线性项,利用基于椭圆的迟滞模型建立迟滞非线性项,利用铁木辛柯梁等理论建立结构动力学线性项,通过串联的方式构成迟滞动力学复合模型,相比以往传统迟滞模型,复合模型中引入了结构尺寸参数,可以更好的描述二维压电平台的行为,为实现精确控制提供理论依据。搭建实验测试系统,开展了开环实验测试。实验结果表明:二维压电平台在600Vp-p的电压激励下,其X方向输出位移范围为[-10.123μm,10.522μm],Y方向输出位移范围为[-9.708μm,9.895μm],位移分辨力为3nm,负载能力优于1000g,一阶谐振频率为934.5Hz。为了进一步提升系统的响应特性,开展了二维压电平台闭环控制研究。根据迟滞动力学复合模型设计了前馈控制器,并进行前馈控制实验,实验结果表明提出的基于逆迟滞动力学复合模型的前馈控制器可以显著改善迟滞误差。再结合PID反馈控制形成闭控制系统来减小建模误差、扰动误差等,开展了二维压电平台闭环控制实验。实验结果表明:平台在±9μm行程内重复定位精度为±6nm,偏差为-2.5～2.5nm;阶跃响应上升时间tr低于26ms;20Hz以内正弦轨迹相对跟踪误差低于3.0%;5 Hz以内圆轨迹跟踪最大误差低于0.129μm。实验结果展示了本文所提出的二维压电平台具备了正负位移输出、nm级分辨力、高承载能力、nm级定位能力、ms级响应速度、良好的一维和二维轨迹跟踪能力。最后将二维压电平台初步应用于微纳刻划,试验结果表明平台实现了对平行线、圆形、矩形形状轨迹的刻划,展现了二维压电平台具有一定的应用潜力与价值。