结合浙江省自然科学基金项目“高频响高精度非圆切削系统的新构型研究”(Y107792)和宁波市自然科学基金项目“压电材料在非圆精密车削中的应用基础研究”(2008A610037),本学位论文进行了非圆车削系统中刀具精密定位技术的研究。针对课题的研究任务,在分析国内外精密定位技术研究现状的基础上,采用理论分析、数值计算、模拟仿真与实验研究相结合的研究方法,完成了非圆车削系统总体方案与专用刀架结构的设计,测试了压电陶瓷微位移执行器的输出特性并建立了执行器致动模型,采用模糊PID控制算法完成了控制器设计,搭建了刀具的精密定位系统实验台并进行了相关实验研究。第一章,阐述了论文的研究背景与意义,介绍了非圆车削技术的发展阶段,精密定位技术的实现方法和国内外学者在非圆车削领域的研究情况。第二章,在分析国内外研究现状的基础上完成了非圆车削系统的总体方案设计,并介绍了所应用的主要仪表器件及其技术指标。第三章,介绍了压电执行器的性能及驱动原理,对压电执行器力和位移输出的静态和动态特性进行实验测试与分析,并建立了基于Duhem算子的执行器迟滞非线性模型。第四章,通过理论计算确定了柔性铰链和专用刀架结构的主要参数,建立了专用刀架的实体模型,对柔性铰链和专用刀架分别进行有限元分析,验证了理论设计的合理性,同时对其进行优化设计。第五章,通过研究刀具精密定位系统的传递函数,建立了系统的控制模型,研究了相应的控制算法,并对精密定位系统的PID控制器、模糊PID控制器和基于Duhem逆模型前馈的PID控制器进行Simulink仿真与分析。第六章,搭建了精密定位控制实验台,并进行了相关实验研究。实验结果表明:实测的刀具输出位移和理想的输出位移相对误差小于5%,实验曲线和理论曲线呈现很好的拟合,实现了非圆车削系统中刀具的精密定位控制。最后对论文的主要研究内容作了总结,并指出了需要进一步研究的工作。