惯性粘滑驱动的跨尺度精密运动平台因为集成度高、行程大、分辨率高、结构简单等优点,受到了国内外学者的重视,并取得了很大的发展。然而,惯性粘滑驱动平台还存在着速度慢、驱动力小的问题,且现有的平台大多是开环控制,抗干扰能力差,运动不稳定,影响了惯性粘滑驱动平台的定位精度。针对上述存在的问题,本文对惯性粘滑驱动的跨尺度运动技术展开研究,提出了优化驱动信号,设计了一种新型的大推力惯性粘滑驱动平台,研究了位置和速度的双闭环控制,并通过实验进行了测试和验证。在国家自然科学基金青年基金项目“面向SEM的惯性粘滑驱动跨尺度精密运动机理和实现方法研究”(项目编号:51505314)的资助下,本文在分析国内外惯性粘滑驱动技术的基础上,针对惯性粘滑驱动技术存在的问题,分别从惯性粘滑驱动信号的机理、惯性粘滑驱动平台的结构、惯性粘滑驱动系统的闭环控制和惯性粘滑驱动平台的实验四个方面进行深入研究:首先,对惯性粘滑驱动信号的机理进行研究。介绍惯性粘滑驱动的原理,针对惯性粘滑驱动平台存在速度慢的问题,对驱动信号优化。基于优化的驱动信号,分别建立压电陶瓷致动器、运动块和惯性质量块的运动学模型。分析各部分在粘滞阶段、滑动阶段和缓冲阶段的运动情况,并对运动学模型进行仿真,分析优化驱动信号参数对惯性粘滑驱动平台单步步距的影响。在分析优化驱动信号后,发现惯性粘滑驱动平台在缓冲阶段时,还存在剩余动能,使得平台继续保持前进。因此,在缓冲阶段引入振动信号,通过振动减摩的方法,使得平台获得更大的单步步距。其次,对惯性粘滑驱动平台的结构进行研究。柔性铰链作为传动机构,使得惯性粘滑驱动平台拥有较好的动态特性且有利于延长压电陶瓷致动器的使用寿命。而摩擦力是影响惯性粘滑驱动平台运动性能的一个重要因素,因此被设计的惯性粘滑驱动平台需要有适当的摩擦力。并且在结构设计中,为了满足惯性粘滑驱动平台能在较小空间内使用,设计平台的结构要紧凑。另外,惯性粘滑驱动平台实现纳米级定位,需要在结构中,集成光栅式位移传感系统。再次,对惯性粘滑驱动系统的闭环控制进行研究。为了惯性粘滑驱动平台在大行程运动下,实现纳米级定位,研究步进模式和扫描模式的位置闭环控制。由于惯性粘滑驱动平台还存在正反向运动不一致和运动不稳定的问题,为克服该问题,引入速度闭环控制。结合惯性粘滑驱动平台的特性,通过改进驱动信号,使得平台的速度与驱动的频率成线性关系,并引入PID算法,实现对速度的闭环控制。在步进模式下,进行位置和速度双闭环控制,实现大行程运动、粗定位和速度控制。在扫描模式下,分析压电陶瓷驱动电压与平台位置的传递关系,通过控制驱动电压对平台位置进行控制,最终实现惯性粘滑驱动平台的纳米级定位。最后,对惯性粘滑驱动平台进行实验。搭建惯性粘滑驱动平台的实验系统,测试优化驱动信号参数对惯性粘滑驱动平台的影响,验证运动学模型的正确性以及优化驱动信号对平台的有效性,测试粘滑振复合驱动信号参数对单步步距的影响并验证信号的有效性。测试设计的惯性粘滑驱动平台样机的各项性能,并验证速度闭环的有效性以及平台运动的定位精度。