目前，精密、超精密加工技術的應用已從國防尖端和航空航天等少數部門擴展到國民經
濟領域。伴隨著半導體產業的不斷發展，對超大規模集成電路制造業的核心—激光直寫光刻技術的需求在不斷提高。激光直寫光刻技術利用強度可變的激光束對基片表面實施變劑量曝光，其重要環節是利用計算機控制激光束進行高精度掃描。在光刻過程中，置于載物臺的光刻基片隨平臺移動，由聲光調制器控制激光束的強弱對其進行變劑量曝光，載物工作臺所達到的定位精度以及運動平穩性將直接影響光刻機的性能和光刻元件的質量，因此需要快速高精度的直線運進給系統。
直線電機具有很高的位移分辨率，同時其進給傳動鏈長度為零（即 “直接驅動”或
“零傳動”），具有較高的動態靈敏度和響應速度，因此取代了傳統的“旋轉伺服電機 + 滾珠絲杠”定位機構，成為實現激光直寫機載物工作臺微米級乃至亞微米級定位的運動伺服核心。基于數字式伺服的運動控制器是超精密定位系統的關鍵。數字式伺服是指系統的閉環控制與調節采用數字技術，所有控制調節實現軟件化，可直接輸出PWM控制信號或驅動DAC芯片產生直流驅動電壓，經電機驅動器功率放大后驅動直線電機。調節器的全部軟件化使控制理論中許多控制思想和手段得以應用：如矢量控制、參數自適應控制、滑模變結構控制、模糊控制、神經元網絡控制等。同時利用軟件很容易完成參數的自優化和故障的自診斷功能，使系統控制性能大大提高，從而克服了模擬型閉環伺服系統對微弱信號的信噪分離困難，很難將控制精度提高到0.1% 以上級別，以及容易受溫度影響，使位置控制產生零點漂移誤差等缺點。
為抑制激光直寫載物工作臺運動中的氣膜擾動等噪聲干擾，實現亞微米級快速定位，本
文提出一種基于Altera 公司Nios II 嵌入式軟核的直線電機數字伺服運動控制器。設計采
用高性能、低成本的Cyclone II 系列FPGA，集成雙Nios II 軟核應用系統，完成對位移傳
感器（激光干涉儀）信號快速采樣和高分辨解碼，控制對象（靜壓氣浮導軌及直線電機）運動狀態監控、運動特性頻譜分析及數字濾波處理，基于積分分離式PID 控制算法的PWM 控制信號或DAC 直流電壓輸出等功能。由于采用了高集成度的SOPC 技術，本設計功能靈活，大大減小了電磁干擾，提高了處理速度和控制可靠性，同時降低了開發成本，更易于系統升級和維護。