近年来随着人们对微观世界认识的加深，纳米科技得到迅猛发展，而原子力显微镜(Atomic Force Microscopy, AFM)作为纳米测量和操作的主要工具之一，在纳米科技领域有着举足轻重的地位。因此，AFM逐渐得到越来越多的国内外专家学者的关注，成为一个研究热点。论文针对目前商用AFM扫描速度较慢，自动化程度不高等缺陷，从扫描方式和控制策略角度进行了深入分析和研究。　　 首先，针对目前AFM匀速扫描方式存在的缺陷，论文提出了AFM变速扫描方式，将AFM探针XY方向的运动轨迹与Z方向的控制效果进行有机关联，有效地弥补了匀速扫描方式不能根据样品形貌合理分配扫描时间的缺陷，显著提高了AFM扫描速度。此外，该扫描方式能够保证AFM系统在每个扫描点都基本达到稳态，相当于从改善稳态性能角度提高了AFM成像精度。　　 然后，针对周期性样品，论文将学习控制策略应用于AFM系统，充分利用样品的周期性特征，并利用前面若干个周期的控制电压等信息不断更新当前控制信号，有效缩短调节时间。同时，论文还将学习控制策略和变速扫描方式相结合，达到快速跟踪样品表面形貌的效果，实现了AFM对周期性样品的快速扫描和精确成像。　　 最后，针对AFM普遍采用的PI控制器存在的缺陷，论文设计了模糊自整定PI控制系统。该控制系统响应快、超调小、实时性好，相当于从改善动态性能角度提高了AFM成像精度。此外，该控制系统还实现了PI参数的在线模糊自调整，提高了AFM系统的工作效率和智能化程度，使得基于AFM的成像和纳米操作过程更加简单快捷。