纳米科技已经成为二十一世纪最核心的技术之一，而纳米科技的竞争，很大程度上体现在纳米表征和纳米操纵仪器的竞争。提高作为纳米科技的“眼”和“手”的扫描探针显微镜(SPM)的测量和定位精度，是纳米仪器界始终追求的目标。本文就扫描探针显微镜自动化关键技术—压电执行器的滞后补偿控制和非线性、非正交误差校正以及SPM标定等问题，进行了深入分析和应用研究，主要成果如下： (1)．针对扫描探针显微镜控制系统中包括z方向执行器、探针和被测样品在内的广义被控对象存在的大滞后问题，设计了鲁棒自整定Smith预估控制器，使得闭环系统不仅具有在过程增益、滞后时间和时间常数等动态性能参数变化时的鲁棒稳定性，而且具有良好的动态特性，如小超调、快响应速度和强抗干扰能力等等。 (2)．针对传统DNA计算中存在的设计变量编码长度与计算精度之间的矛盾，提出了自适应范围DNA(ARDNA)软计算方法，将设计变量取值范围自适应机制引入DNA软计算，给出了基于标准正态分布表计算分位数Pr的简化公式，通过有限长的DNA编码实现了预定的计算精度。函数优化应用实例表明了ARDNA对设计变量的取值范围无需先验知识，且具有较强的全局搜索能力。 (3)．针对扫描探针显微镜中x、y压电执行器的回滞非线性问题，提出了回滞非线性在线辨识和实时校正策略。该策略中，首先基于对x、y压电执行器的非线性特性分析，建立了其回滞非线性参数化模型结构，采用ARDNA软计算方法，同时优化模型结构和模型参数，获取压电执行器最优回滞非线性模型。接着，将所获得的回滞非线性模型作为参考模型，通过设计增量式反馈控制器，构建压电执行器回滞伪逆模型。然后，为消除压电执行器回滞非线性建模误差，采用递推最小二乘法(简称RLS)，在线辨识压电执行器，实时修正其参考模型，以确保所构建伪逆模型逼近其逆模型。最后，压电执行器与其伪逆模型串连，实现了回滞非线性校正.数字仿真结果验证了算法的有效性。 (4).智能校正和标定的实现策略研究。为获取x、y压电执行器的输入一输出数据，以建立其模型，给出了基于一维或二维标准光栅SPM图像的特征数据测量算法。根据sPM扫描机理并考虑压电执行器回滞非线性影响，提出了x、y压电执行器双向多项式模型，给出了相应的非线性校正算法。基于经非线性校正的二维标准光栅的sPM图像，给出了x、y压电执行器夹角测量算法和非正交误差校正算法.另外，基于本文引入的压电执行器标定因子的概念，提出了相应的标定算法. (5).基于上海爱建纳米科技发展有限公司研制的AJ一I等系列产品的系统框架，将系统辨识、Smith预估和PI控制相结合，开发了Smith在线辨识预估+PI控制算法，并嵌入到AJ一I型扫描隧道显微镜(sTM)注’的DsP控制器中，获得良好的控制效果，基本满足了STM对恒流的要求。将x、y压电执行器非线性、非正交误差校正和sPM标定算法编制到AJ一m型原子力显微镜(AFM)注2的DsP控制器中，并开发了一套SPM中压电执行器模型参数与x、y方向压电执行器夹角和标定因子等参数的获取软件，以配合实现非线性、非正交误差校正和sPM标定。实验结果表明:l)仅需用户点击几次鼠标，即可得到压电执行器模型参数以及x、y方向压电执行器夹角和标定因子等参数，实现非线性和非正交误差校正，基本消除了图像特征扭曲;2)仅仅通过设定和修改x、y方向压电执行器标定因子，即可实现扫描探针显微镜的标定，在降低了标定复杂度的同时，提高了标定精度，从而增强了SPM自动化和智能化程度。