近年來在光學、精密機械及小型馬達等方面，對加工精密度之要求越來越高達1mm以下程度，綜觀現有的致動器唯有壓電致動器才能合乎此精密度，如表（一）。因而各國無不積極研發壓電式致動器(Piezoelectric Actuator)，它擁有耗電量少、無雜訊、體積小、反應快、發熱少、精密度佳、轉換效率高和控制容易等多方面的優點。雖然壓電元件受本身材料遲滯現象(Hysteresis)的影響，在位移上並非完全線性的表現，然而經由回授控制後，仍能使系統擁有0.01mm左右的精度，因此在致動器的選用方面，壓電材料為目前一般微動精密系統控制最常用的致動器。

　將壓電陶瓷做為致動器的精密系統控制的應用很多，如圖（2a）為將壓電陶瓷應用於雙模式超音波馬達。其原理係在電動機振動樑的壓電陶瓷（PZT）上加高週波的交流電壓，使壓電陶瓷產生相同頻率的機械共振，利用共振時的軸向及橫向伸縮運動，驅動轉子產生運轉。由於使用陶瓷共振，不受外界電磁干擾，而且每次振動僅若干微米的程度，適合作精密的定速與定位；另一方面的誘因是，頻率振動可達每秒數萬次，能達到相當快速的反應。因此，超音波馬達除了安靜、防干擾、精密定位、快速等優點之外，尚具有低轉速高扭矩、高保持轉矩等特性，且由於振動樑和轉子的摩擦力，電源關閉後立即停止運轉，不需其他輔助機構。再加上，小尺寸和高功率密度，極適合工業應用上小型化的趨勢。

　　 另一種雙壓電陶瓷|(Bimorph Pizeoceramics)應用於雷射偏光器的例子，如圖（2b）。其原理為利用壓電陶瓷的特性，外加一個與自發極化相同方向之電場，順自發極化方向會伸長，反之則縮短。由兩片壓電陶瓷組合而成的雙壓電晶片，受電場作用會上下彎曲。而雷射偏光器是由四對雙壓電晶片所組成，對中心點是反對稱排列，若通過電壓作用後，即會產生如圖（2b）的虛線形狀，造成中央部位的鏡子產生偏轉。對於需要對光反射的高精度要求的地方，都可利用此機構來作極微小的角度調整，來達成高精密度的要求。

　　隨著台灣半導體產業之蓬勃發展，高品質、高科技的精密控制技術也相對的顯得相當重要，而精密控制技術中的重要元件之一─壓電陶瓷致動器，由於其具有優異的高剛性致動力、快速的頻率響應及奈米級解析度的定位特性，而被使用在穿隧掃描式顯微鏡(Scanning tunneling microscope)、半導體製程中之步進機(Stepper)、鑽石車削機械(Diamond turning machine)、精密光學系統鏡片與反光鏡之定位功能等高附加價值的設備上。然而，由於壓電陶瓷致動器具有以下之缺點：

(1)非線性(Non-linear)：當電壓加在壓電陶瓷時其延伸量偏離線性的誤差，依材質不同約為1%~10%。

(2)磁滯性(Hysteresis)：電壓增加及減少時，其延伸位移量之差異性依材質不同而約有2%~15%之誤差量。

(3)潛變(Creep)：當電壓加在壓電陶瓷使它產生形變時，其延伸量會快速的反應，然後再慢慢的逼進目標值，此種現象稱為潛變。此值依材值不同與加入電壓的大小，約為初始延伸量的1%~20%。

(4)溫度變異(Thermal variations)：壓電陶瓷的溫度延伸系數約為1x10-6至5x10-6 C/deg。

　　 故在開迴路的控制上常造成定位的誤差而影響機器設備的品質。例如：穿隧掃描式顯微鏡因為壓電陶瓷致動器非線性與磁滯的特性，使得掃描的圖形必須經由軟體的補償才能獲得比較真實的圖像等。為了解以上所述壓電陶瓷之缺點，在文獻中，一般常見的方法如下：

(1)應用電荷放電方式去驅動壓電陶瓷致動器以取代電壓之驅動方式

(2)應用前向非線性控制模式去驅動壓電陶瓷致動器

(3)應用閉迴路控制技術

　　本實驗硬體架構如圖（2C）所示，其組成包括一組精密定位平台，上有壓電陶瓷致動器(P-841.30，Physik Instrumente公司)，其規格為輸入最大電壓100V，輸出最大行程45mm，尾部並附一個LVDT感測器(線性解析度0.1~0.2%)。精密平台上也附手動調整器，行程為16mm。一組電壓放大驅動器，可將0~10V之小信號電力提升至0~100V之電力以驅動壓電陶磁致動器及將感測到之LVDT信號放大到0~10V輸出。一個A/D-D/A卡，可接收LVDT感測器放大後的信號，經由電腦內所提控制器計算的結果轉換成類比信號輸出至電壓放大器以驅動壓電陶磁致動器動作。由於A/D採12位元之解析度，故輸入信號之精準度約為2.44mV(位移量11nm)。另有一台個人電腦，充當控制器使用。