随着科学技术的发展,人们的研究已扩展到微观领域。在显微外科、超精密加工等领域急需达到纳米级定位精度。而在微操作器、微小型机器人等领域,操作对象的微小化也使整个系统急需更小的尺度支持。作为纳米级定位领域的一种新型材料,压电陶瓷微位移器具有体积小、位移分辨率高、频响高、无噪声、不发热等特点,是一种理想的微位移元件。而采用电压驱动方法控制压电陶瓷,开环时存在迟滞、蠕变和位移非线性;采用电荷驱动方法,开环控制线性良好,但低频稳定性差。针对压电陶瓷驱动存在的上述问题,本文结合国家自然基金项目“压电陶瓷微驱动器件极化模型与驱动方法的研究”(编号:60274053),以高压运算放大器为核心元件,通过分析电压、电流型驱动器原理及电路参数,提出了一种弥补其不足的复合型驱动方法。将电压与电流环合理的组合,构成复合型驱动器,其在原理上同时具备电压驱动器的低频稳定性及电流驱动器的动态精确性。通过电路分析,研制了电压、电流及复合控制型压电陶瓷驱动器。并通过优化电路参数,在其他性能指标不降的情况下提高了原电压及电流型驱动器的动态性能。针对现有压电陶瓷控制系统体积大,功耗高,不便移动的特点,引入嵌入式设计方法,基于双核架构设计了嵌入式压电陶瓷控制器。并结合设计的驱动器建立了完整的压电陶瓷微定位控制系统,使用新型架构的嵌入式控制器依据传统计算机结构模块化设计,其在保证满足原有系统功能需求的前提下提供了小体积、低功耗、弱干扰等新特性,为基于压电陶瓷的设备小型化、便携化设计奠定了基础。最后,结合压电陶瓷微动工作台,建立了纳米级定位实验系统。与原有的驱动控制系统进行了对比实验,并对新型压电陶瓷定位系统进行了性能测试,给出了所达到的技术指标。实验结果同时指明了驱动器中直接影响压电陶瓷微定位性能的关键电路参数。本文研制的压电陶瓷嵌入式控制系统适用于静态稳定、动态高速定位等不同应用场合,为进一步研制小型化、集成化、通用化的压电陶瓷微定位系统提供了理论和实践经验。