使用次级致动器补偿初级致动器的共振和干扰的技术

摘要

一种用于硬盘驱动器的致动器臂组件的控制系统减小了由激发较高频率致动器臂组件模态的外部源所导致的不可重复偏出(NRRO)。该致动器臂组件包括初级致动器和次级致动器。该控制系统包括控制初级致动器的初级控制环和控制次级致动器的次级控制环。次级控制环包括与比致动器臂组件的初级模态的频率大的至少一个频率对应的频率下的至少一个峰值滤波器。初级致动器可以是任何类型的初级致动器。类似地，次级致动器可以是位于初级致动器与读取/写入头之间的任何类型的致动器。

说明书

技术领域

本发明涉及硬盘驱动器(HDD)。更具体地说，本发明涉及一种用于减小由高频致动器和臂(致动器/臂)模态所引起的HDD致动器臂组件的不可重复偏出(NRRO)的技术。

背景技术

图1示出具有两级伺服系统的示例性硬盘驱动器(HDD)100，其中两级伺服系统用于将浮动块(slider)组件101定位在磁盘102的选定轨道之上以向磁盘102的表面写入数据和/或从其中读取数据。HDD 100的两级伺服系统包括：初级致动器104，如旋转音圈马达(VCM)，用于粗略定位致动器臂105和读取/写入头悬架106；以及次级致动器(图1中未示出)，如微致动器或微定位器，用于将浮动块组件101精确定位在选定轨道上。这里所用的微致动器(或微定位器)是小型致动器，其典型地置于悬架和浮动块之间并且相对于悬架移动浮动块，但是也可置于悬架上或者两级伺服系统内的其他位置。浮动块组件101包括读取/写入头(未示出)，其具有分别从磁盘102读取数据和向其中写入数据的读取元件和写入元件。虽然HDD 100被示出为仅具有单个磁盘102，但是HDD典型地具有多个层叠且共同旋转的刚性磁盘和对应数目的致动器臂、读取/写入头悬架、次级致动器和浮动块组件。

图2示出可以是两级伺服系统的一部分的示例性悬架和旋转微致动器布置200的横截面。悬架和微致动器布置200包括悬架201、微致动器205和浮动块209。悬架201包括承载梁(load beam)202、凹座(dimple)203和挠性部分(flexure)204。微致动器205包括衬底206、微致动器结构207和至少一个挠性构件(flexure member)208。衬底206是微致动器205的固定结构。微致动器结构207是微致动器205的活动结构。浮动块209包括读取元件210以及偏离读取元件210的写入元件211。

图3是示出可用作图1所示的致动器臂组件的示例性致动器臂组件301的示意方框图。致动器臂组件301包括初级致动器302(对应于VCM 104)、致动器臂部分303(对应于致动器臂105)、读取/写入头悬架部分304(对应于悬架106)以及浮动块组件305(对应于浮动块组件101)。

致动器臂组件301由示例性传统控制系统306控制，其中控制系统306包括控制电路307，其产生输出到初级放大器309进而驱动初级致动器302的信号308。当初级致动器302是旋转型VCM时，致动器臂组件301在由初级致动器302产生的力下绕枢轴311旋转(如箭头310所示)。控制电路307还产生输出到次级放大器313进而驱动次级致动器(图3中未示出)的信号312。表示浮动块组件相对于磁盘的位置的位置信号314输入到控制电路307。

读取/写入头相对于磁盘上的数据的位置受VCM 302的作用、外部干扰315、致动器臂组件301的共振模态以及磁盘运动的影响。图4A是基于对于目前可用的一代致动器臂组件而言是典型的代表性数据的作为频率函数的不可重复偏出(NRRO)的曲线图。图4B是与图4A的曲线图相对应的作为频率函数的累积NRRO的曲线图。图4A和4B的横坐标都是频率，并且图4A和4B的纵坐标都是NRRO。应当理解，这里所示的所有曲线图是基于代表目前可用一代企业类硬盘驱动器致动器臂组件的数据的模拟。还应当理解，这里所示的曲线图可基于代表其他当前可用类型的硬盘驱动器如桌面硬盘驱动器、移动硬盘驱动器和消费电子设备硬盘驱动器的数据。在图4A中，由操作振动(外部干扰315)所引起的NRRO以401表示。由磁盘颤动(flutter)(另一外部干扰315)所引起的NRRO以402表示。由致动器臂组件301的高频致动器和臂(致动器/臂)模态作用所引起的NRRO以403表示。致动器臂组件301的高频共振的大振幅运动可导致读取/写入头不能在磁盘上的适当位置读取或写入数据。

致动器臂组件301的很多共振模态大于VCM 302的控制环的带宽，因为VCM 302的控制带宽通常被限定为低于VCM 302的第一主共振。例如，图5A和5B分别示出初级放大器309和VCM 302的作为频率函数的幅值和相位响应。通常称作蝴蝶模态的VCM 302的第一主共振或初级模态在图5A中以501表示。与图4A中的高频致动器/臂模态作用403对应的较高频率致动器和臂(致动器/臂)模态在图5A中以502表示。

图6A和6B分别示出传统控制电路307的初级控制部分即控制电路307中控制VCM 302的部分的作为频率函数的幅值和相位响应。图7A和7B分别示出控制电路307的初级控制部分、初级放大器309和VCM 302的作为频率函数的开环幅值和相位响应。在701可观测到蝴蝶模态，而在702可观测到较高频率致动器/臂模态。图8示出控制电路307的初级控制部分、初级放大器309和VCM 302的作为频率函数的VCM误差排除(rejection)的闭环幅值响应。在与致动器/臂模态的频率对应的较高频率下，与较高频率致动器/臂模态对应的VCM开环频率响应的多个部分大于0dB，如图7A中的702所示。这通常导致与较高频率致动器/臂模态对应的VCM误差排除的多个部分小于0dB，如图8中的801所示。小于0dB的误差排除频率响应幅值表示理想的干扰排除。然而，VCM开环频率响应幅值大于0dB的较高频率致动器/臂模态难以或者不可能稳定，并且经常缺乏对制造容限、参数变化和其他因素的鲁棒性。因此，VCM的传统初级控制环不充分补偿较高频率致动器/臂模态。

减小在较高频率致动器/臂模态下发生的NRRO的一种传统方案是在初级控制环中使用陷波滤波器来防止初级致动器302激发致动器臂组件301的共振模态。

图9A和9B分别示出当控制电路307包括陷波滤波器时控制电路307的初级控制部分的作为频率函数的幅值和相位响应。陷波滤波器对频率响应的作用在901示出。图10A和10B分别示出当控制电路307包括陷波滤波器时控制电路307的初级控制部分、初级放大器309和VCM 302的作为频率函数的开环幅值和相位响应。陷波滤波器对较高频率致动器/臂模态的衰减作用在1001示出。图11示出当控制电路307包括陷波滤波器时控制电路307的初级控制部分、初级放大器309和VCM 302的作为频率函数的VCM误差排除的闭环幅值和相位。较高频率致动器/臂模态下的VCM开环频率响应幅值明显低于0dB，如图10中的1001所示，从而不存在与较高频率致动器/臂模态相关联的稳定性问题，并且应当仅通过致动器臂组件1201的运动来微弱地激发较高频率致动器/臂模态。然而，较高频率致动器/臂模态下的VCM误差排除频率响应幅值在0dB处几乎平坦，如图11中的1101所示。这意味着较高频率致动器/臂模态对其他类型的干扰如气流的激发非常敏感。

因此，由陷波滤波器导致的降低的开环增益在较高频率致动器/臂模态的频率下降低初级致动器302的控制环的干扰排除，从而使得共振模态对外部干扰315所引起的激发更加敏感。提高特定频率下的干扰排除的一种技术是引入峰值滤波器。例如参见均授予Sri-Jayantha等人的美国专利第6,339,512和6,487,028号。然而，在较高频率致动器/臂模态下将峰值滤波器引入到初级控制环将抵消陷波滤波器的稳定作用，并且与没有图7A和7B所示的陷波滤波器的情况下一样存在相同的不稳定性和鲁棒性问题。

另一种改善干扰排除的技术是增加开环带宽。增加初级控制环的开环带宽在减小较高频率致动器/臂模态的不利作用方面的有效性也有限。Bode积分定理在数学上证明了所有反馈环都具有干扰衰减区和干扰放大区。例如，参见H.W.Bode，Network Analysis and Feedback Amplifier Design，Princeton，NJ：Van Nostrand，1945。而且，衰减区与放大区之比是固定的。因此，不管如何对初级控制环实现了更高带宽，仍将存在干扰放大区，并且一般将被推至较高频率。由于初级控制环的带宽一般被限定为低于蝴蝶模态，因此较高频率致动器/臂模态的负面影响潜在地将被加重。

另一种用于减小NRRO的方案基于用于减小由气流所引起的致动器/臂模态激发的封圈(shrouding)和机械设计，但是经常提供有限的有效性，并且对HDD的其他方面可能具有负面牵连。

因此，需要一种用于减小高频率致动器/臂模态的不利作用，同时保持稳定性和鲁棒性，从而减小读取/写入头的总偏离轨道运动，并且允许HDD的更高轨道密度的技术。

发明内容

本发明提供了一种用于显著减小高频率致动器/臂模态的不利作用，同时保持稳定性和鲁棒性，从而减小读取/写入头的总偏离轨道运动，并且允许HDD的更高轨道密度的技术。

本发明的优点由一种用于硬盘驱动器的致动器臂组件的控制系统提供。该致动器臂组件包括初级致动器。该初级致动器可以是任何类型的初级致动器，如旋转型初级致动器或直线型初级致动器。致动器臂组件还包括次级致动器。次级致动器可以是任何类型的次级致动器，如无阻尼旋转型微电子机械系统(MEMS)微致动器、阻尼旋转型MEMS微致动器、无阻尼直线型MEMS微致动器、阻尼直线型MEMS微致动器、或者基于PZT的次级致动器。初级控制环控制初级致动器，而次级控制环控制次级致动器。根据本发明，次级控制环包括至少一个比致动器臂组件的初级模态的频率大的频率下的峰值滤波器。例如，至少一个峰值滤波器可具有与致动器臂组件的模态对应的频率。可选地，至少一个峰值滤波器可具有与致动器臂组件外部影响致动器臂组件位置的干扰如气流干扰的频率对应的频率。此外，至少一个峰值滤波器可具有与由初级致动器所引起的偏离轨道运动对应的频率、与导致不可重复偏出的干扰的频率对应的频率和/或与导致可重复偏出的干扰的频率对应的频率。次级控制环包括控制器部分和反馈部分，其中至少一个峰值滤波器包括在次级控制环的控制器部分中。可选地，至少一个峰值滤波器包括在次级控制环的反馈部分中。

本发明还提供了一种具有致动器臂和控制系统的硬盘驱动器，其中致动器臂包括初级致动器和次级致动器，而控制系统具有控制初级致动器的初级控制环和控制次级致动器的次级控制环。致动器臂组件包括初级致动器。初级致动器可以是任何类型的初级致动器，如旋转型初级致动器或直线型初级致动器。致动器臂组件还包括次级致动器。次级致动器可以是任何类型的次级致动器，如无阻尼旋转型微电子机械系统(MEMS)微致动器、阻尼旋转型MEMS微致动器、无阻尼直线型MEMS微致动器、阻尼直线型MEMS微致动器、或者基于PZT的次级致动器。初级控制环控制初级致动器，而次级控制环控制次级致动器。根据本发明，次级控制环包括至少一个比致动器臂组件的初级模态的频率大的频率下的峰值滤波器。例如，至少一个峰值滤波器可具有与致动器臂组件的模态对应的频率。可替换地，至少一个峰值滤波器可具有与致动器臂组件外部影响致动器臂组件位置的干扰如气流干扰的频率对应的频率。此外，至少一个峰值滤波器可具有与由初级致动器所引起的偏离轨道运动对应的频率、与导致不可重复偏出的干扰的频率对应的频率和/或与导致可重复偏出的干扰的频率对应的频率。次级控制环包括控制器部分和反馈部分，其中至少一个峰值滤波器包括在次级控制环的控制器部分中。可选地，至少一个峰值滤波器包括在次级控制环的反馈部分中。

附图说明

在附图中作为示例而非限制性地图示了本发明，其中相同附图标记表示相同元件，并且其中：

图1示出具有两级伺服系统的示例性硬盘驱动器(HDD)；

图2示出两级伺服系统的示例性悬架和旋转微致动器布置的截面图；

图3是示出可用作图1所示的致动器臂组件的示例性致动器臂组件和示例性初级控制系统的示意方框图；

图4A是示例性致动器臂组件如图3所示的致动器臂组件的作为频率函数的不可重复偏出(NRRO)的曲线图；

图4B是与图4A的曲线图对应的作为频率函数的累积NRRO的曲线图；

图5A和5B分别示出图3所示的初级放大器和VCM的作为频率函数的幅值和相位响应；

图6A和6B分别示出图3所示的控制电路的初级控制环部分的作为频率函数的幅值和相位响应；

图7A和7B分别示出图3所示的控制电路的初级控制环部分、初级放大器和VCM的作为频率函数的开环幅值和相位响应；

图8示出图3所示的控制电路的初级控制环部分、初级放大器和VCM的作为频率函数的VCM误差排除的闭环幅值响应；

图9A和9B分别示出当控制电路包括陷波滤波器时图3所示的控制电路的初级控制部分的作为频率函数的幅值和相位响应；

图10A和10B分别示出当控制电路包括陷波滤波器时图3所示的控制电路的初级控制环部分、初级放大器和VCM的作为频率函数的开环幅值和相位响应；

图11示出当控制电路包括陷波滤波器时图3所示的控制电路的初级控制环部分、初级放大器和VCM的作为频率函数的VCM误差排除的闭环幅值；

图12是示出根据本发明的示例性致动器臂组件和简化型式的示例性控制方案的示意方框图；

图13示出根据本发明的图12所示的示例性致动器臂组件和示例性控制方案的功能方框图；

图14A和14B分别示出次级放大器和无阻尼旋转MEMS微致动器的作为频率函数的幅值和相位响应；

图15A和15B分别示出次级放大器和阻尼旋转MEMS微致动器的作为频率函数的幅值和相位响应；

图16A和16B分别示出次级微致动器控制器的作为频率函数的幅值和相位响应；

图17A和17B分别示出没有峰值滤波器的次级微致动器控制器、次级放大器和无阻尼旋转MEMS微致动器的作为频率函数的开环幅值和相位响应；

图18A和18B分别示出根据本发明的具有峰值滤波器的次级控制器的作为频率函数的幅值和相位响应；

图19A和19B分别示出根据本发明的具有峰值滤波器的次级微致动器控制器、次级放大器和无阻尼旋转MEMS微致动器的作为频率函数的开环幅值和相位响应；

图20A和20B分别示出根据本发明的具有峰值滤波器的次级控制器、次级放大器和阻尼旋转MEMS微致动器的作为频率函数的开环幅值和相位响应；

图21A和21B分别示出VCM的以及没有峰值滤波器的次级控制器、次级放大器和无阻尼旋转MEMS微致动器的作为频率函数的开环幅值和相位响应；

图21C示出包括VCM的初级控制环的以及没有峰值滤波器的次级控制器、次级放大器和无阻尼旋转MEMS微致动器的误差排除频率响应的幅值；

图22A和22B分别示出VCM的以及根据本发明具有峰值滤波器的次级控制器、次级放大器和无阻尼旋转MEMS微致动器的作为频率函数的开环幅值和相位响应；

图22C示出包括VCM的初级控制环的以及根据本发明具有峰值滤波器的次级控制器、次级放大器和阻尼旋转MEMS微致动器的误差排除频率响应的幅值；

图23A和23B分别示出VCM的以及根据本发明具有峰值滤波器的次级控制器、次级放大器和阻尼旋转MEMS微致动器的作为频率函数的开环幅值和相位响应；

图23C示出包括VCM的初级控制环的以及根据本发明具有峰值滤波器的次级控制器、次级放大器和阻尼旋转MEMS微致动器的误差排除频率响应的幅值；

图24A是示例性致动器臂组件的作为频率函数的NRRO的曲线图，其中次级控制器包括根据本发明的峰值滤波器和无阻尼旋转MEMS微致动器；

图24B是与图24A的曲线图对应的作为频率函数的累积NRRO的曲线图；

图25A是示例性致动器臂组件的作为频率函数的NRRO的曲线图，其中次级控制器包括根据本发明的峰值滤波器和阻尼旋转MEMS微致动器；以及

图25B是与图25A的曲线图对应的作为频率函数的累积NRRO的曲线图。

具体实施方式

本发明提供了一种用于通过将高开环增益的局部化区域或者峰值滤波器添加到接近高频率致动器/臂模态频率的频率下的次级致动器的控制环来显著减小高频率致动器/臂模态的不利作用的技术。因此，减小了读取/写入头的总偏离轨道运动，并且允许了HDD的更高磁道密度。

图12是示出根据本发明的示例性致动器臂组件1201和简化型式的示例性控制方案1206的示意方框图。致动器臂组件1201包括初级致动器1202、致动器臂部分1203、读取/写入头悬架部分1204以及浮动块组件1205。类似于图3所示的致动器臂组件，致动器臂组件1201由示例性控制方案1206控制，其中控制方案1206包括控制电路1207，其产生输出到初级放大器1209，进而驱动初级致动器1202，以影响浮动块组件1205相对于磁盘(未示出)上的数据的位置的信号1208。施加到致动器臂组件1201上的外部干扰1215如操作振动和磁盘颤动也影响浮动块组件1205相对于盘上数据的位置。初级致动器1202可以是旋转型致动器或直线型致动器。由于HDD中常用旋转型初级致动器，因此本发明下面的描述针对旋转型初级致动器。不过，应当理解，本发明适用于旋转型和直线型初级致动器两者。当初级致动器1202是旋转VCM时，致动器臂组件1201在由初级致动器1202产生的力下绕枢轴1211旋转(如箭头1210所示)。控制电路1207还生成输出到次级放大器1213进而驱动次级致动器(图12中未示出)的信号1212。

图13示出根据本发明的示例性致动器臂组件1201和示例性控制系统1206的功能方框图。如图13所示，控制系统1206包括至少两个闭环。初级控制环包括初级控制器1216、初级放大器1209和初级致动器1202如VCM。次级控制环包括次级控制器1217、次级放大器1213和次级致动器1218如微致动器。示例性控制系统1206可潜在地包括两个额外的闭控制环。例如，可以将从可包括在浮动块组件1205中的运动传感器1220输出的表示次级致动器1218的运动的次级致动器运动信号1219输入到初级控制器1216和/或次级控制器1217。可选地，当使用安装有悬架的PZT毫米级致动器(milliactuator)时，运动传感器1220将安装在读取/写入头悬架1204上。作为另一可选方案，可使用次级致动器运动信号1219的估算值。该估算次级致动器运动信号可基于信号1212、1208和1222以及初级致动器1202、初级放大器1209、次级致动器1218和次级放大器1213的模型。

将读取/写入头(未示出)的期望位置信号1221与表示读取/写入头的位置的信号1222进行比较以产生误差信号1223。误差信号1223输入到初级控制器1216和/或次级控制器1217中。首先考虑初级控制环，初级控制器1216响应输入到初级放大器1209的误差信号1223(并且在使用运动传感器1220时响应次级致动器运动信号1219)而输出信号1208。初级放大器1209输出驱动VCM 1202的驱动信号1224。外部干扰1215也施加于致动器臂组件1201和VCM 1202。产生表示致动器臂组件1201的位置的致动器臂组件位置信号1225作为初级控制环的一部分。次级控制器1217响应输入到次级放大器1213的误差信号1223(并且在使用运动传感器1220时响应次级致动器运动信号1219)而输出信号1212。次级放大器1213输出驱动次级致动器1218的驱动信号1226。次级致动器位置信号1227表示次级致动器1218的相对位置，并且可以是测量出的、估算出的或是未知的。次级致动器位置信号1227与表示致动器臂组件1201的位置的信号1225结合以形成测量出的位置信号1222。

除了高于致动器臂组件1201的很多共振频率之外，次级致动器1218的控制带宽还显著高于初级致动器1202的控制带宽。致动器臂组件1201模态的共振频率下的峰值滤波器在添加到次级致动器控制器1217时通常是稳定的，并且不遭受在将峰值滤波器添加到初级致动器控制器1216的情况下可能发生的鲁棒性问题。将峰值滤波器添加到次级致动器控制器1217使次级致动器1218能够补偿由致动器臂组件1201的共振模态所引起的运动，而不管致动器臂组件的共振模态是由初级控制环激发的还是由外部源如由磁盘运动和/或主轴运动所引起的气流激发的。这带来改善的干扰排除和保持读取/写入头在磁盘表面上期望位置的能力。根据本发明，包括在次级致动器的控制环中的峰值滤波器可作为次级致动器反馈环中的有源和/或无源部件，并且/或者通过数字信号处理(DSP)技术来实施。

本发明的技术适用于旋转微电子机械系统(MEMS)型微致动器和其他类型的微致动器。由于旋转MEMS型微致动器看上去具有很多优点，因此对本发明的描述针对旋转MEMS型微致动器。不过，应当理解，本发明的技术适用于直线型微致动器和位于VCM与读取/写入头之间的任何类型的次级致动器，如基于PZT的次级致动器和直线MEMS型次级致动器。至少有两种旋转MEMS微致动器适用本发明。第一种是无阻尼旋转MEMS微致动器。第二种是阻尼(有源和/或无源)MEMS旋转微致动器，其中第一共振被阻尼(有源和/或无源)。无阻尼旋转MEMS微致动器具有相对低的频率下的第一模态，典型地其频率处于2kHz到5kHz之间。在第一模态之上，存在相对宽的频率范围，典型地高达80kHz，其中不存在共振。这两种旋转MEMS微致动器都将描述，以阐述本发明。

图14A和14B分别示出次级放大器1213和无阻尼旋转MEMS微致动器1218的作为频率函数的幅值和相位响应。应当理解，这里所示的所有曲线图是基于代表目前可用一代企业类硬盘驱动器致动器臂组件的数据的模拟。还应当理解，这里所示的曲线图可基于代表其他当前可用类型的硬盘驱动器如桌面硬盘驱动器、移动硬盘驱动器和消费电子设备硬盘驱动器的数据。而且，还应当理解，这里所示的曲线图可基于代表将来类型的硬盘驱动器如桌面硬盘驱动器、移动硬盘驱动器和消费电子设备硬盘驱动器的数据。在图14A中，无阻尼微致动器1218的第一共振模态以1401表示。直到超出图14A和14B所示的曲线图的范围的非常高频率，都不存在另外的共振模态。图15A和15B分别示出次级放大器1213和阻尼旋转MEMS微致动器1218的作为频率函数的幅值和相位响应。微致动器的第一共振模态被阻尼，如1501所示。

图16A和16B分别示出没有峰值滤波器的次级微致动器控制器1217的作为频率函数的幅值和相位响应。

作为比较基准，图17A和17B分别示出没有峰值滤波器的次级微致动器控制器1217、次级放大器1213和无阻尼旋转MEMS微致动器1218的作为频率函数的开环幅值和相位响应。无阻尼MEMS微致动器1218的第一共振峰以1701表示。

图18A和18B分别示出根据本发明的具有峰值滤波器的次级控制器1217的作为频率函数的幅值和相位响应。峰值滤波器具有与以图5A中的502表示的较高频率初级致动器/臂模态的频率对应的频率。在1801可观测到由峰值滤波器所引起的对次级控制器1217的幅值响应的作用。

与图17A和17B相比，图19A和19B分别示出根据本发明的具有峰值滤波器的次级微致动器控制器1217、次级放大器1213和无阻尼旋转MEMS微致动器1218的作为频率函数的开环幅值和相位响应。无阻尼共振以1901表示。由峰值滤波器所引起的较高频率致动器/臂模态下增大的开环增益以1902表示。

图20A和20B分别示出根据本发明的具有峰值滤波器的次级控制器1217、次级放大器1213和阻尼旋转MEMS微致动器1218的作为频率函数的开环幅值和相位响应。因为微致动器被阻尼，所以响应中没有共振可见。由峰值滤波器所引起的较高频率致动器/臂模态下增大的开环增益以2001表示。

作为另一个比较基准，图21A和21B分别示出初级控制器1216、初级放大器1209和VCM 1202的以及没有峰值滤波器的次级控制器1217、次级放大器1213和无阻尼旋转MEMS微致动器1218的作为频率函数的开环幅值和相位响应。图21A中的曲线2101表示初级控制器1216、初级放大器1209和VCM 1202的开环幅值响应。图21B中的曲线2102表示初级控制器1216、初级放大器1209和VCM 1202的开环相位响应。图21A中的曲线2103表示没有峰值滤波器的次级控制器1217、次级放大器1213和无阻尼旋转MEMS微致动器1218的开环幅值响应。图21B中的曲线2104表示没有峰值滤波器的次级控制器1217、次级放大器1213和无阻尼旋转MEMS微致动器1218的开环相位响应。图21A中的曲线2105表示初级控制器1216、初级放大器1209和VCM 1202的以及没有峰值滤波器的次级控制器1217、次级放大器1213和无阻尼旋转MEMS微致动器1218的开环幅值响应的结合。图21B中的曲线2106表示初级控制器1216、初级放大器1209和VCM 1202的以及没有峰值滤波器的次级控制器1217、次级放大器1213和无阻尼旋转MEMS微致动器1218的开环相位响应的结合。

图21C示出误差排除频率响应的幅值。曲线2107是包括初级控制器1216、初级放大器1209和VCM 1202的初级控制环的闭环误差排除响应。曲线2108是没有峰值滤波器的次级控制器1217、次级放大器1213和无阻尼旋转MEMS微致动器1218的闭环误差排除响应。

图22A和22B分别示出初级控制器1216、初级放大器1209和VCM 1202的以及根据本发明的具有峰值滤波器的次级控制器1217、次级放大器1213和无阻尼旋转MEMS微致动器1218的作为频率函数的开环幅值和相位响应。图22A中的曲线2201表示初级控制器1216、初级放大器1209和VCM 1202的开环幅值响应。图22B中的曲线2202表示初级控制器1216、初级放大器1209和VCM 1202的开环相位响应。图22A中的曲线2203表示根据本发明的具有峰值滤波器的次级控制器1217、次级放大器1213和无阻尼旋转MEMS微致动器1218的开环幅值响应。图22B中的曲线2204表示根据本发明的具有峰值滤波器的次级控制器1217、次级放大器1213和无阻尼旋转MEMS微致动器1218的开环相位响应。峰值滤波器对幅值响应的作用可在2207看到。图22A中的曲线2205表示初级控制器1216、初级放大器1209和VCM 1202的以及根据本发明的具有峰值滤波器的次级控制器1217、次级放大器1213和无阻尼旋转MEMS微致动器1218的开环幅值响应的结合。图22B中的曲线2206表示初级控制器1216、初级放大器1209和VCM 1202的以及根据本发明的具有峰值滤波器的次级控制器1217、次级放大器1213和无阻尼旋转MEMS微致动器1218的开环相位响应的结合。

图22C示出误差排除频率响应的幅值。曲线2208是包括初级控制器1216、初级放大器1209和VCM 1202的初级控制环的闭环误差排除响应。曲线2209是根据本发明的具有峰值滤波器的次级控制器1217、次级放大器1213和无阻尼旋转MEMS微致动器1218的闭环误差排除响应。

图23A和23B分别示出初级控制器1216、初级放大器1209和VCM 1202的以及根据本发明的具有峰值滤波器的次级控制器1217、次级放大器1213和阻尼旋转MEMS微致动器1218的作为频率函数的开环幅值和相位响应。图23A中的曲线2301表示初级控制器1216、初级放大器1209和VCM 1202的开环幅值响应。图23B中的曲线2302表示初级控制器1216、初级放大器1209和VCM 1202的相位响应。图23A中的曲线2303表示根据本发明的具有峰值滤波器的次级控制器1217、次级放大器1213和阻尼旋转MEMS微致动器1218的幅值响应。图23B中的曲线2304表示根据本发明的具有峰值滤波器的次级控制器1217、次级放大器1213和阻尼旋转MEMS微致动器1218的相位响应。

图23C示出误差排除频率响应的幅值。曲线2307是包括初级控制器1216、初级放大器1209和VCM 1202的初级控制环的闭环误差排除响应。曲线2308是根据本发明的具有峰值滤波器的次级控制器1217、次级放大器1213和阻尼旋转MEMS微致动器1218的闭环误差排除响应。

图24A是示例性致动器臂组件1201的作为频率函数的NRRO的曲线图，其中次级控制器1217包括根据本发明的峰值滤波器，并且次级致动器1218是无阻尼旋转MEMS微致动器。图24B是与图24A的曲线图相对应的作为频率函数的累积NRRO的曲线图。图24A和24B的横坐标都是频率，并且图24A和24B的纵坐标都是NRRO。与以图4A中的403表示的致动器臂组件301的幅度相比，如2403所示，在减小由致动器臂组件1201的高频致动器和臂(致动器/臂)模态作用所引起的NRRO的幅度方面，本发明的作用是明显的。

图25A是示例性致动器臂组件1201的作为频率函数的NRRO的曲线图，其中次级控制器1217包括根据本发明的峰值滤波器，并且次级致动器1218是阻尼旋转MEMS微致动器。图25B是与图25A的曲线图相对应的作为频率函数的累积NRRO的曲线图。图25A和24B的横坐标都是频率，并且图24A和24B的纵坐标都是NRRO。与以图4A中的403表示的致动器臂组件301的幅度相比，如2503所示，在减小由致动器臂组件1201的高频致动器和臂(致动器/臂)模态作用所引起的NRRO的幅度方面，本发明的作用是明显的。

已提出多种用于两级伺服系统的控制环配置。具体地说，已提出了对主微致动器共振的有源阻尼技术，其通常使用读取/写入头的相对位置误差信号(RPES)。本发明将峰值滤波器添加到次级致动器的控制环的技术可应用于所提出的任何控制环配置而不管是否使用了相对位置误差信号。在这一点上，本发明可利用基于速度和/或加速度的反馈控制信号。

虽然本发明已被描述为提供峰值滤波器作为次级控制器如图13中的次级控制器1217的一部分，但是应当理解，峰值滤波器可位于除次级控制器内之外的其他位置。例如，当次级控制器接收次级致动器运动信号如信号1219时，次级致动器运动信号可以在输入到次级控制器之前已使用峰值滤波器进行过调节。也就是，峰值滤波器可以是反馈的传递函数(transfer function)的一部分。

此外，虽然本发明是以NRRO的方面来描述的，但是本发明也适用于可重复偏出(RRO)。

虽然为了理解清楚起见而较详细地描述了前述本发明，但是应当清楚，可以在所附权利要求的范围内进行某些变化和修改。因此，认为实施例是说明性的而非限制性的，并且本发明不限于在此给出的细节，而是可以在所附权利要求的范围和等价物内进行修改。