该文利用压电弹性介质的二维本构关系,对于高密度硬盘二级磁头定位系统中分割电极片状压电致动器在恒定的反平行电场作用下的电-力致动特性,在对自由端边界作圣维南意义下的放松处理后,采用弹性力学的半逆求解方法,导出了其力-电耦合的静态位移和应力分布的解析解.对硬盘磁头二级伺服定位控制系统中分割电极复合压电磁头悬浮臂,在磁头快速定位过程中所激发的垂直、俯仰和滚转方向上的残余振动,提出了一种主动控制方法.基于经典层合板理论和Hamilton原理,导出了压电磁头悬浮臂的动力学方程.用有限元法和Wilson-θ法对磁头定位过程中压电悬浮臂的变形控制和残余振动控制特性进行了数值分析,建立了相应的定量分析模型和计算程序.针对磁盘二级磁头无残余振动定位控制的特殊要求,该文通过引入哈密顿函数和拉格朗日乘子,采用广义变分原理对终端状态和终端时间均固定不完全可控的多输入系统导出了其线性二次型最优控制规律.最后,对二级磁头定位系统的态特性进行了有限元分析.求解出了磁头-悬浮臂-磁头臂系统的各种运动模态,为高性能伺服控制器的设计提供了模型参数.从模态分析中发现,磁头对整个悬浮臂系统运动模态的影响较大,因此不能仅仅以悬浮臂-磁头臂系统的动态特性参数作为设计控制器的依据.