根据麦克斯韦电磁力公式,磁轴承承载力与气隙中磁感应强度的平方成正比。根据硅钢片材料的磁化曲线,当超过1.2T时,磁感应强度逐渐趋近于饱和。本文提出磁轴承的非对称差动控制策略,研究BP神经网络控制算法,通过大幅度提高最大磁感应强度设计值,显著提高磁轴承的比承载力。搭建磁悬浮飞轮转子系统试验台,对系统进行理论模态分析,得到了系统的各阶模态参数。通过仿真分析得到了磁感应强度在线性段和“欠饱和段”时的分布情况。利用作图法得到不同工作段磁感应强度与磁轴承线圈电流的关系,推导了磁轴承承载力与线圈电流和转子位移关系的表达式。分析了磁轴承在不同工作段的传递函数,编写了基于非对称差动控制策略的BP神经网络控制软件。在Simulink中搭建了控制系统模型,并与功率放大器硬件电路模型相结合,进行联合仿真,分析了转子悬浮和大幅振动时磁轴承线圈电流的变化情况。通过悬浮、人为施加激励和旋转等试验,验证本文开发的控制软件的效果,并与仿真分析结果进行对比。通过拟合实际磁感应强度变化曲线,得到最大磁感应强度及其对应的磁轴承承载力。研究结果表明,采用基于非对称差动控制策略的BP神经网络控制算法,能够将磁感应强度由线性段提高至“欠饱和段”,充分利用材料的磁性能,磁轴承最大承载力提高了39%,能够实现磁悬浮飞轮转子的稳定悬浮和高速旋转。