超声电机具有响应转速快、扭矩-质量比高、工作时无电磁干扰、具有掉电自锁能力、在无变速装置下低速运行时工作转矩大等优点,使得超声电机得到了广泛应用。本文将超声电机应用到高精度指向机构当中,传统的位置控制策略定位精度较低,不能完全满足高精度的定位要求。因此,研究超声电机高精度位置控制策略对进一步扩展超声电机的应用范围具有重要意义。针对传统超声电机控制器性能的不足,本文以型号为TMS320F28335的DSP芯片为控制核心,设计了数字式超声电机控制器。利用片内的脉宽调制功能能够精确地调节驱动信号的频率、相位差和占空比;通过差分信号处理电路和低通滤波电路实现了电机运行参数的精确测量。该控制器具有运行转速快,精度高的特点。同时使用串口通信使得控制器具有较好的人机交互性能。为实现超声电机瞬态响应精确测量,使用高精度的正交式旋转编码器、数字式超声电机控制器和基于LabVIEW的上位机程序,搭建出超声电机瞬态特性测试系统。为确保测试系统的可靠性使用了固定频率法和示波器法对系统进行了验证。利用验证后的测试系统测量并分析了超声电机的启停特性,得到了电机本体因素、测量装置因素和电机驱动参数因素对启停特性的影响规律。针对传统控制算法定位精度低的缺点,研究了基于瞬态响应的超声电机步进位置控制方法。为了验证步距角的运行步长和运行稳定性,利用高精度的绝对式旋转编码器、数字式超声电机控制器以及LabVIEW程序等搭建了高精度位移检测试验台,在此基础上研究了超声电机驱动参数对步距角的影响,实验表明超声电机步距角最小可达1″以下并且具有较好的稳定性。为了实现快速高精度的定位控制,在传统PID位置控制算法上结合步进控制算法,实验结果表明该控制算法具有调整时间短、定位精度高的优点。