● 摘要
本研究以压电晶片驱动器在微型飞行器控制中的应用为背景任务， 主要研究内容包括：压电材料的基础理论及选材指标、压电晶片控制方式的创新设计、压电晶片驱动性能特性的影响因素及性能优化研究、压电晶片驱动器结构设计与测试等。
压电基础理论及选材方面，通过大量调研，对压电材料的作动机理、性能影响因素及关键指标做了深入研究，为本研究提供了压电陶瓷材料选材的依据和方法。
驱动器小型化设计方面， 在掌握压电晶片驱动控制原理的基础上， 对驱动电路中的电压控制模块进行了重新设计。通过减小模块尺寸，配置合理的电气接口，提高了压电晶片控制模块在微型飞行器应用中的尺寸适应性。 通过设计易用性更好的软件界面， 增加了同步控制功能和增量控制功能，为多组驱动器的协同作动提供了控制基础，提高驱动方式的灵活性和可操作性。
驱动性能特性的影响因素分析方面， 采用实验与仿真相结合的方法， 通过搭建微位移测试平台和力测试平台， 分别控制压电晶片性能影响因子，如压电晶片的长度、厚度、驱动电压、基片材料、基片厚度，观测了各因素对压电晶片驱动性能的影响规律。根据实验所得的规律，以驱动性能优化为目标，得到压电晶片的最优参数，确定实际应用中压电晶片的规格指标。另外，通过实验，验证了一种驱动性能改善的辅助方法——基片长度方向预压缩方法，对晶片驱动性能具有提升作用。
压电驱动器设计方面，通过压电晶片与柔性机构相结合，提出了通过轮辐式阵列形式增大驱动性能的概念，将压电晶片末端的摆动，转化为旋转运动，驱动轴的输出，并对该设计对应的机构进行了有限元仿真分析和实验测试。
实验与应用研究结果表明，压电晶片驱动器在微型飞行器中拥有广阔的应用前景。实验改进与分析，提高了压电晶片驱动器对微型飞行器应用背景的适应性。