精密加工作为发展尖端科技的基础,也是衡量一个国家科学技术水平的重要标志,而精密微驱动技术是实现精密加工的关键。超磁致伸缩微位移执行器(GMA)以位移范围大、输出力大、响应速度快、位移分辨力高、驱动电压低等优点,在微驱动、精密定位、主动降噪减震等领域有着广阔的应用前景。本文以直动型GMA为对象,为实现自感知原理研制了新样机。改进了超磁致伸缩微位移执行器水冷机构并使其小型化,提高了输出性能;并针对超磁致伸缩微位移驱动器在恒力作用下具有良好的微驱动特性,而在变力作用下输出存在严重非线性的问题,进行了基于逆磁致效应的自感知型GMA的探索性研究,提出了变力扰动量的分离方法并进行了相应的实验研究,这对于提高超磁致伸缩微位移执行器的输出特性和推进其应用有一定的指导意义。本文首先从磁致伸缩机理出发,分析应变、应力、磁场强度、磁感应强度及温度之间的相互关系,确定了GMA输出非线性的原因。设计的实验平台包括:执行器主体、磁感应强度和温度传感电路、基于DSP的主控电路、基于LabView的数据处理显示系统。其次对基于逆磁致效应的自感知信号的分离方法进行了研究,包括基于电桥电路、加探测线圈、建立状态观测器三种方法。以压磁方程为基础,推导了不同工作边界条件下应力与感知信号的关系,作为数据处理系统的理论依据。理论得到电桥法中感知信号与输出速度成正比,而观测磁感应强度的方法感知信号与应力成正比。最后对设计的执行器进行了系统实验分析。温度和磁感应强度传感电路的测量精度满足要求,可用于自感知研究中对磁场的监测。设计的驱动线圈磁场均匀性有了提高,最大衰减由13.0%降低到4.95% ;设计的水冷机构能够使执行器工作温度稳定在0.2℃内;小电流驱动下执行器输出位移固定位置的蠕变在20nm以内;同样驱动电流下,输出位移比原样机大了一倍,并且升程曲线线性度较好;执行器位移输出重复性误差在100nm以内;通过步进驱动电流可控制位移步进输出在50nm以内。在以上良好的位移输出特性基础上利用监测磁场的方法实现了恒驱动电流下力的自感知功能,与标准力传感器的测量值对比在200N的动态力范围内最大误差不到20N。