随着精密定位技术在各行各业不断地深入应用,人们对精密定位技术的要求不再局限于高精度,大行程,更加注重精密定位过程的响应速度。响应速度快的精密定位系统可运用于高速扫描探针显微镜、高速微纳加工、高速微纳操作等领域,这样的精密定位系统要求系统拥有高带宽的性能,搭建该系统的重点与难点在于微动平台的结构设计及相应的控制策略与方法。本文主要针对传统精密定位带宽低的问题,设计了一种基于柔顺机构的高带宽两自由度精密定位系统,主要研究内容如下:(1)微动平台的结构设计。微动平台的带宽性能好坏主要取决于平台的固有频率高低。为了提高平台固有频率,本文设计了一款基于柔顺机构的两自由度并联微动平台,该平台利用了双端固定梁与本文设计的平行杂交梁两种柔顺单元的变形,不仅提供大刚度,而且有利于提高精度和解耦性能。分别运用卡氏第二定理、拉格朗日方程建立了平台的刚度模型、平台结构以及平台结合驱动器时的两种固有频率模型。建立基于平台柔顺单元尺寸的固有频率最优化模型,根据设计目标,设置了平台行程,柔顺梁间的柔度比,尺寸变量范围,最大应力等相关约束条件,获得了最优固有频率。最后,运用有限元仿真验证了本章节的刚度模型,固有频率模型以及优化结果的准确性。(2)控制算法研究。开环下的微动平台无法准确地进行精密定位,必须建立合适的闭环控制算法。在静态定位时,针对压电叠堆驱动器的迟滞效应以及其他干扰带来误差,本文采用前馈多项式迟滞逆模型PI控制器与模糊PI控制器的方法分别对微动平台实现快速准确的定位。在动态追踪时,微动平台跟踪高频周期信号的追踪性能是衡量微动平台带宽性能的重要指标,平台运动中的误差与Duhem模型的一阶微分方程导出的迟滞模型均可作为周期性误差,本文采用重复控制对这两项周期误差进行补偿。(3)实验系统搭建与实验研究。根据高带宽的要求,加工平台并对相关组件进行选型,建立了高带宽的微动平台系统。对该精密定位系统的性能进行了相关实验,包括开环下的运动行程,耦合,动态性能,周期信号追踪等实验;普通PI控制、基于迟滞前馈的PI控制以及模糊PI控制闭环实验,包括阶跃性能、精密定位与圆轨迹跟踪;重复控制器下的周期信号追踪实验。实验结果表明,平台在不仅拥有静态下纳米级别的快速定位能力,而且可在纳米级别的精度下追踪频率1kHz以下的周期三角波,可有效提高传统精密定位的移动速度,未来考虑应用于相关高速精密定位领域。