压电超声换能器广泛应用在清洗,焊接,切削,半导体封装等领域中。而目前对于超声换能器的控制的研究未对其特性进行深入研究,大功率超声换能器中还存在一些未知特性。另一方面,以往针对小型超声换能器而设计的控制系统及其控制方法不能完全适用于大功率超声换能器。所以本文首先实验研究了大功率超声换能器的特性,而后根据大功率超声换能器的特性,对大功率超声换能器控制中存在的问题提出了创新性的解决方法。实验研究了大功率超声换能器的静态特性和其非线性,动态特性和其非线性,负载和工作时间影响下的静态特性,并对目前广泛应用的相位反馈进行了分析,得出结论:电压,电流和振幅具有相同的响应时间,在稳态时是线性关系;负载越大,超声换能器的频率特性越向右漂移,工作时间越长频率特性越向左漂移;当驱动频率等于阻抗匹配频率,超声换能器在阶跃信号下输出无振荡,且可以获得最大功率;由于拍振的影响,相位反馈不适用于大功率超声换能器。此外对负载下频率特性的机理,动态特性的机理进行了分析,通过实验验证了所提出机理的正确性。针对输出信号的振荡,相位反馈的不适用和长时间工作所带来的漂移这三个问题,提出了具有创新性的基于拍振的频率计算方法,使用实测数据进行了多种频率的仿真。而后基于GSL数学库实现了该算法,并进行了频率计算的实验,验证了该方法对于各种驱动电压,驱动频率的适用性,最终实现了用时40ms的快速频率计算。建立了超声换能器输入占空比与输出电压之间的模型,并实现了相应的辨识算法以得到模型参数。针对超声换能器无负输入的问题,使用了预测控制来优化大功率超声换能器的振幅控制,实现了调节时间50ms无超调的控制效果。