针对精密工作平台多自由度高精度的需求，提出由直线超声电机作为驱动元件的三自由度精密定位平台系统。直线超声电机基本原理是利用压电陶瓷的逆压电效应，通过定、动子间的摩擦作用，把弹性体的微幅振动转换成宏观的直线运动，直接推动负载，不需要转换机构，其响应快、断电自锁，且具有高分辨率，故其定位精度高，可达纳米级。将其应用于精密定位平台，在精密工程中具有非常重要的意义。本文以双变幅杆V形直线超声电机为驱动元件，柔性夹持定子，选用高精度的直线滑轨、并联混合柔性铰链和具有高分辨率的光栅编码器，整个精密定位运动平台具有导向精度高、结构简单的特点。平台在软硬件设计方面，以TMS320F28335数字信号处理（DSP）作为下位机对超声电机进行实时控制，以光栅编码器作为位置反馈单元通过DSP回传运动数据。在软件设计方面，以LABVIEW作为上位机开发平台对直线超声电机运动位置进行实时的采集、显示、处理和存储。在平台精密定位上，直线超声电机具有强非线性和时变性，限制了定位精度的提高，为充分发挥直线超声电机在极短脉冲激励下具有高分辨率这一优点，本文介绍了一种精密定位控制方法-步进定位法，并分析了利用此控制方法影响定位精度的因素。为了使电机在连续运行时能够平稳、快速运行到目标位置，加入了PID控制算法，使系统最终达到了非常好的控制品质。实验数据表明，在0.5μm/count光栅分辨率的控制中，单轴电机在不同行程下的定位精度为1μm，且运行平稳、快速、鲁棒性强。研究表明，该系统能够实现三自由度移动，移动范围是[-5mm,5mm;-5mm,5mm],转动角度是[0,3rad]。该系统广泛应用于精密加工和微纳米操作等领域。