目前,压电作动器以其精度高、响应快、结构紧凑和控制方法简单等优点,广泛应用于航空航天、生物医疗和精密机械等领域。为了满足航空航天领域中光学稳像系统对伺服补偿系统的高精度、快响应、抗电磁干扰和抗过载能力的需求,本文利用叠层压电陶瓷作为驱动元件,基于桥式放大原理设计了一种直动式压电直线作动器,并通过叠层串联的方式形成二维微动机构,并将该机构作为光学稳像系统中的伺服补偿驱动器。本文主要研究工作如下:针对航空航天领域稳像技术的需求,本文提出了利用压电材料驱动的光学稳像技术,设计了满足使用要求的压电作动机构,并将其安装在光学稳像系统中,验证了压电作动机构在光学稳像系统中能够实现稳像的可行性。通过测试压压电作动器的输出性能,引出压电作动机构作为光学稳像驱动装置的优势。首先,本文研究了叠层压电陶瓷的输出性能,基于桥式放大原理设计了一维压电作动机构,并建立理论模型,推导出圆弧柔性铰链的刚度计算公式,通过实验测试可知设计的一维压电作动机构的输出性能满足光学稳像的要求。根据光学稳像的需求设计了串联式二维微动机构,对其建立了理论模型,并对其静力学和模态进行有限元分析,满足稳像系统中的作动行程和使用环境。根据设计的二维微动机构制作了样机,并对其位移输出特性进行了实验分析,结果表明:当控制电压为120V时,两个方向的行程达115μm和118μm;该二维微动机构的动态性能满足光学稳像的需要,阶跃响应的时间为毫秒级;当控制的步进电压为0.5V时,平台的最小步进位移为100nm。对二维微动机构在光学稳像中的应用进行了研究,提出了光学稳像设计方案,设计了红外光学稳像测试系统,通过实验测试了一维压电作动器在红外稳像系统中的稳像效果,测试结果表明,在小幅度随机干扰时,该红外稳像系统能够实时输出稳定清晰的图像,进而验证了压电作动器应用在光学稳像系统中具有可行性。