微位移驱动系统在航天航空、医疗设备、精密机床等领域具有广泛的应用。超磁致伸缩材料（Giant Magnetostrictive Material,GMM）作为新型智能材料具有磁-机双向可逆换能效应,且具有形变大、能量密度高、承载力高、可低压驱动等优点,是一种具有广泛应用前景的微位移驱动材料。其中,Fe-Ga合金Galfenol作为新型超磁致伸缩材料,其驱动条件所要求的磁场强度低,具有良好的抗拉强度和加工工艺性能,对进一步开拓微位移驱动系统应用范围及提高其性能具有重要意义。本课题以Galfenol合金为驱动材料,研究了一种单自由度的微位移驱动技术及其驱动特性。基于立方晶体的弹性力学理论,分析了GMM材料的磁致伸缩效应、磁化过程以及磁滞特性。在理论分析的基础上,设计了一种基于Galfenol合金的直动型微位移驱动器（Giant Magnetostrictive Actuator,GMA）。设计了开放式的GMA机械结构和磁路方案,计算了磁化线圈的结构参数,对励磁磁场进行了仿真;讨论了应力对Fe-Ga合金饱和磁致伸缩率的影响,实现了一种外加预紧力机构;设计并制作了GMA驱动电路。根据Fe-Ga合金材料的磁滞特性,选用Preisach模型,研究了GMA驱动的迟滞特性。分别实现了密度函数法和Everett函数法的Preisach模型,并对两种方法进行了仿真对比。利用激光干涉仪,实验测试了GMA驱动装置的回程误差数据。通过Preisach模型建模并进行仿真,仿真值与实验值之间的最大偏差为2.88%。搭建了单自由度微位移驱动控制装置,完成了位移驱动和性能测试实验。首先进行了预应力特性实验,外加预应力从0MPa增大到15Mpa时,Galfenol合金的饱和磁致伸缩率从380ppm增大到450ppm。使用交变电流作为微位移驱动装置的输入量,通过实验分析了交变信号频率、幅值和输出位移的关系。系统输入信号频率低于4Hz时,平均最大输出位移在26.3μm。系统输入信号频率为0.5Hz时,不同周期同相位输出位移之差最大值小于0.1μm。