稀土超磁致伸缩材料(GMM)具有磁致伸缩效应,当材料磁化状态改变时,其尺寸会产生显著变化。这类材料输出力大、应变显著、响应速度快,是改变现有自动控制技术现状,提高产品精确度和系统响应速度的新型功能材料。本文将GMM应用于微致动领域,研制出可以进行精密驱动与精密定位的超磁致伸缩致动器(Giant Magnetostrictive Actuator),简称GMA。这一类致动器定位精度高,响应速度快,输出力大,设计相对简单,应用前景十分广泛。然而材料本身固有的非线性磁滞、蠕变和漂移等缺点,使GMA在相应输入下的变形量是不确定的,很大程度限制了GMA的实用化。论文从超磁致伸缩材料的微观结构入手,介绍了超磁致伸缩材料的特点及其性能,运用铁磁学理论解释了超磁致伸缩材料磁性起源、磁致伸缩过程和磁滞的产生,并阐述了超磁致伸缩材料的基本特性,介绍了超磁致伸缩致动器非线性系统建模方法。设计了一种可以用于精密驱动和精密定位的超磁致伸缩致动器,介绍了其结构设计及其工作原理。为了对超磁致伸缩致动器进行控制,本文基于电流控制模型研究了超磁致伸缩致动器线性动态建模方法,将驱动线圈作为感性负载,与数控恒流源结合进行了整体建模。研究了致动器设计参数与动态性能之间的关系,并采取仿真与实验相结合的方法设计了适用于GMA的PID控制器。建立了以W78E058B单片机为核心的硬件控制平台,设计了与GMA系统功率驱动部分和检测部分相匹配的输入、输出通道,同时以I~2C总线代替并行总线设计键盘输入电路,集成了防抖功能,可靠性较高。为补偿GMA的磁滞非线性,分别研究了线性迭代补偿控制和基于Preisach逆模型的前馈补偿控制两种控制策略,对两种控制策略的控制精度和效率进行了实验对比。为提高程序迭代效率,提出了一种新的非线性前馈补偿算法,在对Preisach模型求逆时,引入稳态误差信号作为参考变量,进行自适应动态调整迭代步长。对比实验表明,与当前的模型求逆算法相比,所提出的算法在保证控制精度的同时可以显著提高系统收敛速度,大大提高了程序的执行效率。