航天器在轨运行期间会受到太阳辐射压、大气阻力、姿轨控制、航天设备振动等各种扰动的影响,表现为一种“微重力”状态,其主要通过微重力加速度来度量。这些低频微幅值的扰动会严重影响空间科学实验的可重复性和可信度。由于被动隔振主要隔离被控对象的高频振动,对低频微振动的抑制不明显,而主动隔振在被控对象中引入次级振源,通过特定的控制方法调节次级振源的输出,使其产生的振动不仅可以消减主振源的振动,同时还可以抑制载荷自身的惯性扰动,从而实现对低频微振动的抑制与隔离。与国外相比,我国目前还没有成熟可靠的微重力隔振系统,相关研究还处于起步阶段,许多关键性技术亟待突破。为了实现空间科学实验载荷对低频微振动的抑制与隔离,保证其微重力加速度水平,本文以磁悬浮微重力隔振系统为研究对象,以满足空间科学实验载荷对微重力加速度水平的要求为目标,展开磁悬浮微重力隔振系统动力学特性及其控制系统研究,其主要内容如下:基于高集成度和模块化的设计原则提出磁悬浮微重力隔振系统的结构设计方案,其主要包括平台结构设计、作动器结构设计、控制方案设计和测量方案设计等内容。基于洛伦兹力原理和自退磁效应设计磁悬浮作动器的机械结构、磁路结构和线圈结构,采用Matlab的多目标优化函数fgoalattain优化线圈结构参数得到具有轻质量、低功耗的结构形式。为了满足磁悬浮微重力隔振系统的使用要求,实验研究作动器的静态输出特性和动态响应特性,得到作动器静态输出力的空间分布状态和变化趋势,且电流变化频率在100Hz范围内具有较好的动态响应特性。同时,基于刚体动力学原理对隔振平台建立加速度测量模型和位移测量模型,为隔振平台的控制系统提供平台的运动信息。为了分析磁悬浮微重力隔振系统的动力学响应特性,基于牛顿欧拉方程为磁悬浮微重力隔振系统建立动力学模型。考虑到脐带线刚度非线性和迟滞特性对模型动态特性的影响,实验研究脐带线刚度的力学特性,得到其各轴向刚度值的回路曲线及其变化规律,建立脐带线的非线性刚度矩阵。利用Matlab的S函数分别建立含有脐带线非线性刚度矩阵的动力学模型和线性动力学模型,仿真对比它们分别在相同的直接和间接扰动激励下的动态特性,得到脐带线刚度非线性特性对隔振平台动力学模型动态特性的影响规律和各个自由度之间的输出响应特性。其研究结果为主动隔振控制研究提供理论依据。为了实现微重力隔振系统对低频微振动的抑制与隔离,分别采用串级PID控制和混合H₂/H∞控制对控制器模型的设计进行理论研究和仿真分析。一方面,从频域和时域分析串级PID控制器的控制参数对系统闭环传递函数的影响规律;另一方面,基于线性矩阵不等式（LMI）方法设计并求解混合H₂/H∞控制器模型,建立闭环系统在混合H₂/H∞控制下的名义性能和鲁棒性能之间的关系,分析结构参数的不确定性对闭环系统静态和动态性能指标的影响规律。同时,为了使系统获得更好的隔振性能,对闭环系统添加极点区域约束和输入输出端口权重增益优化混合H₂/H∞控制器模型。通过仿真分析极点区域约束和权重增益对闭环系统动态响应特性和静态性能指标的影响规律,最终得到优化后的混合H₂/H∞控制器模型。其研究内容为磁悬浮微重力隔振系统控制实验研究提供理论指导。根据本文提出的设计方案研制单自由度主动隔振系统和六自由度磁悬浮微重力隔振系统原理样机,并搭建主动隔振实验平台。对单自由度隔振系统在水平方向进行振动控制实验研究,在样机平台上进行（施加在浮台上的）直接加速度扰动的振动抑制实验和（施加在基台上的）间接加速度扰动的隔振性能实验等,以验证本课题理论和设计的正确性和有效性。本文将基于洛伦兹力原理的磁悬浮隔振技术应用于空间微重力隔振系统,提出磁悬浮微重力隔振系统的设计方法,建立具有脐带线非线性刚度特性的动力学模型,揭示结构参数的非线性特性对平台动力学模型动态特性的影响规律,提出主动隔振控制器模型的设计方法,为六自由度磁悬浮隔振系统的控制模型的设计与优化奠定理论基础。