基于近场超声悬浮和驱动的机理制作的作动器具有悬浮力大、不需润滑、结构简单、避免摩擦磨损、对环境要求低、电磁兼容性好等优点，这使得此类作动器在近年得到广泛的关注。由于初期的研究工作主要着重于作动器样机的设计和实验，其动力学方程的建立与描述存在许多近似与不足。本课题以探索近场超声悬浮和驱动的理论和实验为目标，开展对非接触式作动器驱动机理、优化分析、有限元仿真、样机实验等方面的研究。通过理论推导，探究近场超声悬浮和驱动中各种复杂的物理现象，以及实现非接触作动器转子稳定悬浮和高速旋转的途径和方法。本论文的主要研究内容和成果如下:　　1)介绍超声悬浮技术分类和区别，论述了近场悬浮相比驻波悬浮的优势，扼要介绍了国内外基于近场超声悬浮和驱动机理的发展和实验研究的现状，总结了现阶段超声悬浮和驱动亟待解决的问题。　　2)分析了基于近场悬浮的耦合频率特性，提出了在一定挤压膜厚度影响下挤压膜与激励源之间的耦合控制系统，并通过摄动法求解出挤压膜中压力的解析表达式。针对传统非协调有限元法在求解圆形振动板中误差较大的缺点，利用一种对模型形状不敏感的改进型非常规板元(TRUNC元)对压力表达式以及系统的共振频率进行数值求解，从理论上获得了悬浮器件的固有频率随负载变化的敏感度。　　3)分析了近场超声悬浮中悬浮物的瞬态特性，提出了在一定的激励条件下悬浮物与挤压膜之间的耦合控制系统。由于此系统为典型的流固耦合系统，且激励源为动边界，因此系统的数学控制方程组采用任意拉格朗日——欧拉法(ALE)描述。为了解决数值振荡以及流固耦合中强非线性问题，对方程采用流线型迎风型格式(SUPG)离散以及利用同步交替法对耦合方程进行数值求解，至此导出了悬浮物高度、速度、加速度随时间的瞬态变化关系，以及不同悬浮端面振动速度下悬浮高度的变化情况。　　4)在建立起完全悬浮的转子受到圆筒型定子激励而旋转的结构模型基础上，理论上分析了超声驱动中的转子转速瞬态特性。由于挤压膜中的流体受到定子驱动做作速旋转运动，因此产生与水平运动不同的附加效应。针对此效应，对控制方程组进行简化，并利用有限差分法对方程组进行离散和求解。理论上论述了转子在不同激励信号、不同挤压膜厚度、不同负载等因素的影响下的转速变化问题。　　5)提出了三种不同的新型非接触式压电作动器，分别是直线型、球型以及圆筒型压电作动器，包括各种类型作动器结构、行波的激发、压电陶瓷在作动器中的振动模式、兰杰文振子的设计、有限元计算和仿真、结构优化以及装配和悬浮及转速实验等。在研究过程中对近场超声悬浮及驱动的理论中的悬浮物瞬态特性、稳定性以及转子转速与时间的变化关系进行检验。