中文摘要：

具有机电能量双向可逆变换效应的材料可制成自感知执行器。自感知执行器对于降低机电系统设计难度和工艺难度、减小系统重量和体积以及促进系统的集成化和微型化很有意义。利用双向传感器理论，研究双向换能材料的机电耦合规律，建立统一的自感知执行器特征传输矩阵，提出解耦数学模型，为自感知执行器设计提供理论依据；依据理论研究，探索空分复用和时分复用等解耦新方法，力图丰富解耦方法，以期获得简便、准确、稳定性高的解耦方法；以压电陶瓷材料为具体研究对象，运用自感知执行器理论，设计和制作自感知压电夹钳，以此为载体，研究各种解耦方法的特点和改进方法，而作为研究的物质成果，自感知压电夹钳可用于多种操作流程，具有很强的实用性。

结论摘要：

传感器和执行器的功能集成称为自感知执行器，将传感与执行信号分离的方法称为解耦法。以双向机电变换效应为研究对象，以同时利用双向机电变换为目标，建立了统一的自感知执行器机电传输矩阵，提出了4种解耦新方法。分析了压电和磁致伸缩双向机电耦合规律，建立了力/速度与电压/电流之间的机电耦合传输矩阵，作为自感知执行器的统一数学模型；提出并验证了空分复用解耦新方法，总结了传感电极和执行电极的分割方法及消除静电干扰的方法；提出并验证了时分复用解耦新方法，研究了传感器和执行器切换的开关时序控制方法；提出了基于积分器的压电执行器位移自感知方法，对压电微动工作台进行自感知复合控制，取得了与独立传感器反馈相同的效果；尝试用盲源分离技术改进电桥解耦法。以悬臂梁振动主动控制为应用背景验证和完善各种解耦方法。试制了基于积分器的自感知压电夹钳和采用空分复用解耦法的自感知压电夹钳样机，在夹钳开合的同时自感知开合量或夹持力。额外研究了基于空分复用解耦法的、集成了执行功能的压电薄膜微力传感器,作为自感知执行器在MEMS领域的应用示范。4种解耦法实现的自感知执行器可应用于结构振动主动控制、系统辨识和健康监测等。