磁悬浮以磁场作为媒介,磁体与悬浮目标物之间不存在物理范畴的接触就能产生力的作用,从而实现目标物在空间中稳定悬浮。磁悬浮技术具有无接触磁力支撑的独特优势,在交通运输、精密加工、航空航天、透平机械等工业应用中展现出蓬勃发展的态势。随着半导体加工行业对洁净传送技术的要求日益提高,将磁悬浮技术应用于无尘车间实现洁净传送的解决方案引起了研究人员的广泛关注。电磁悬浮传送易于实现,系统稳定性好,但连续运行工况下能耗损失大,而且线圈发热问题对无尘车间的恒温条件造成不利影响。永磁悬浮传送系统虽然具有低能耗的优势,但其在多点支撑结构下的悬浮控制较难实现,目前我国尚无利用永磁悬浮技术实现洁净传送的装置或样机。永磁悬浮系统的控制仍是一项亟待解决的难题,课题研究具有十分重要的意义。本文提出一种采用四点永磁单元支撑的磁悬浮平台,各悬浮单元磁力控制可通过调节永磁体转动角度实现,平台承载时可以保持悬浮气隙不变,并且悬浮状态仅需输入微小电流克服永磁体负载转矩。因此,该永磁悬浮平台具有低稳态能耗、高控制刚度、可抗偏载的特性。本文的研究内容分为以下六个部分:（1）在全面分析电磁悬浮平台与传统永磁悬浮平台现有不足的基础上,提出一种可变磁路式永磁悬浮平台,详细阐述该系统的结构及其工作原理,建立永磁悬浮单元的非线性磁力模型和磁转矩模型,通过有限元分析和实验测量对上述模型进行验证,应用坐标变换法确立悬浮平台的三自由度运动控制模型,分析系统的稳定悬浮条件。（2）基于分散控制策略设计了适用于该可变磁路式永磁悬浮平台的分散串联双PD悬浮控制器,分散控制器以四个永磁悬浮单元作为独立的被控系统,根据永磁悬浮单元的磁力特性选择工作气隙和永磁体转角共同作为被控量,首先提出永磁悬浮单元双PID控制器和LQR控制器,通过粒子群优化算法对控制器参数进行快速整定,通过悬浮实验对上述控制器性能进行比较。为消除样机各悬浮单元存在的磁力特性差异对悬浮的不利影响,提出一种具有积分补偿的改进PD控制器,通过悬浮实验与偏载实验对其控制效果进行验证,结果表明分散策略PD下系统可实现快速无偏起浮,但存在一定的静态误差。（3）集中控制策略下悬浮平台作为被控系统,控制器外环被控量为平台三自由度,内环被控量为各永磁悬浮的转角,基于PID控制律分别设计了积分分离式控制器、非线性前馈补偿控制器、分数阶控制器,搭建永磁悬浮平台实验系统,在满足系统稳定悬浮的前提下,通过起浮实验、阶跃实验和正弦跟踪实验对上述控制器的性能进行测试,比较其控制精度、悬浮稳定性和响应速度等,分析了不同改进策略取得的实际效果。实验结果表明三种控制器作用下平台可实现1mm起浮高度,解决了传统PID控制器无法稳定起浮的问题。平台可实现Z轴平动、绕X轴转动和绕Y轴转动以及三自由度联合运动,分别向三个通道施加阶跃输入,各通道之间不存在耦合的问题,三自由度运动控制具有较高的精度。前馈补偿分数阶PID控制器具有较好的正弦跟踪性能,对应0.05mm幅值的正弦信号,闭环系统最大可跟踪频率为11Hz。（4）永磁悬浮平台运行时,频繁上下料会对系统造成扰动,在平台实现稳定悬浮的基础上,进一步分析了磁悬浮平台在三自由度方向的承载特性,建立悬浮平台三自由度方向的承载刚度模型,分析了外环采用PID控制和PD控制时悬浮平台的控制刚度特性,通过偏载扰动实验对平台的无穷控制刚度特性进行研究。结果表明PD控制器下永磁悬浮系统响应速较快,但扰动输入下平台倾斜问题严重,而整数阶PID控制器与分数阶PID控制器作用下,平台受到偏载后稳定悬浮气隙未发生改变,表明PID控制下永磁悬浮平台具有恒气隙特性与抗偏载特性。（5）为探究永磁悬浮平台的悬浮功耗,建立了永磁悬浮单元的稳态电流模型,分析了恒气隙条件下悬浮质量增加对悬浮功耗的影响,并与电磁悬浮和混合悬浮系统理论模型进行比较,设计了定气隙控制器与定角度控制器,通过连续加载实验对永磁悬浮单元的准零功率特性进行分析与验证,结果表明悬浮质量连续增加时,永磁悬浮单元稳态电流的数值和变化范围小,能够维持较低的悬浮功耗,并且定气隙控制器作用下永磁悬浮单元能够保持恒定的悬浮气隙。（6）最后,对全文的研究工作及相关成果进行总结,明晰了本文的创新点,结合当前永磁传送技术的发展以及本文永磁悬浮平台的特点对未来进一步研究进行展望。