扫描探针显微镜（SPM）的控制需要克服其压电驱动器的迟滞，蠕变以及振动的特性，*终完成对水平方向扫描轨迹的跟踪以及对垂直方向上探针和样品的表面距离的精确控制。
1、水平方向控制
水平方向的控制使探头可以通过控制压电致动器在样品的表面上完成重复性的光栅扫描，即在X轴上重复又快速的跟踪三角波的轨迹，并且在Y轴上相对较慢的跟踪斜率的轨迹。水平方向的控制使得扫描探针显微镜的探头可以在样品的表面快速并且准确地跟踪其扫描的轨迹，从而实现扫描探针显微镜的高速的扫描精度以及扫描的速度。
2、竖直方向控制
扫描探针显微镜的垂直方向是由压电致动器控制，通过控制其探针与样品表面间的距离，使得探针与样品表面之间的物理相互作用在一个稳定的位置（或者是探针与样品表面之间的距离稳定在一个固定的值）。垂直定向的精度会直接影响到SPM与纳米操作的成像精度，定位的速度也是会影响到其扫描探针显微镜成像的速度。
样品的表面轮廓是未知的。探针和样品之间的相互作用是非常敏感的，相互作用是较为复杂的，这也使得很难在垂直方向上进行快速且准确的定位。SPM在垂直方向控制的特性是在克服了以上问题的基础上，才能够实现探针在垂直方向上的快速且精确的定位。
3、MIMO控制
扫描探针显微镜的控制器对于水平扫描以及垂直定位需要同时进行控制。水平平面的X轴的高速运动会使得轴向振动，水平高速的扫描也会引起其探头和样品之间的垂直振动。耦合引起的定位误差会对SPM成像的质量造成很严重的影响，甚至还会损坏探针以及扫描的样品。
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