电磁轴承利用可控电磁力实现转子与定子间无接触悬浮,电磁轴承具有无摩擦、无机械损耗、无需润滑、转速高等特点。在航天、医疗、工业加工等诸多领域有着广泛应用前景。电磁轴承研究领域涉及机械学、电磁学、计算机科学、控制理论等诸多学科,是一种具有高技术含量的机电一体化设备。本文介绍了磁悬浮轴承的特点、分类、应用背景和电磁轴承磁极结构、电气控制系统以及控制算法的发展现状。介绍了电磁轴承的结构和工作原理,分析了一自由度电磁轴承数学模型,利用Maxwell软件对四磁极电磁轴承的电磁场分布进行了有限元仿真,获得了电磁轴承磁力线及磁通密度分布图,仿真实验了转子位移和控制电流对转子受力的影响,确定了电磁轴承磁极尺寸、线圈匝数、转子与定子间气隙、偏置电流等参数。针对确定的电磁轴承数学模型,利用MATLAB软件对电磁轴承控制系统进行了仿真,利用改进型惯性权重粒子群算法对PID算法及其改进形式进行了参数整定,实现转子稳定悬浮,超调量为小,上升时间快,调整时间短。搭建了电磁轴承控制系统硬件实验平台,设计了基于STM32F4的电磁轴承控制器,实现了静态转子的稳定悬浮,加入扰动后,转子可以重新回到平衡位置。