该研究属于中国"863计划"重点研究项目.较为全面地研究了基于电磁轴承的单框架控制力矩陀螺磁悬浮支承关键技术.主要内容包括: (1)在国内首次把电磁轴承应用于单框架控制力矩陀螺,并对SGCMG磁悬浮关键支承技术—电磁轴承进行了结构优化设计和电磁计算.在理论分析、仿真计算的基础上,研制了磁悬浮单框架控制力矩陀螺(陀螺房)原理样机,通过了国家"863"专家组的阶段性验收,达到国际先进水平.(2)深入研究了单框架控制力矩陀螺高速转子组件的结构优化设计方法. (3)首先建立了考虑陀螺效应的5自由度高速电磁轴承的数学模型,深入分析了电磁轴承分散控制原理及其存在的不足,提出了一种适用于高速、大惯量、扁平转子电磁轴承的基于模态反馈的交叉解耦控制方法,并设计实现了两种控制电路,仿真和实验结果表明,该方法能够有效抑制高速转子不平衡带来的振动,提高转子高速运行抗干扰能力和稳定性,且具有设计简单,易于实现的特点.(4)提出了一种差动电感轴心径向位移非接触测量传感器结构. (5)研究了开关功放系统带宽对电磁轴承系统性能的影响,分析了几种开关功放系统的原理及其优缺点,根据最优时间控制(Bang-Bang控制)原理,提出一种改进的可变最小脉宽的双模控制开关功放控制方法,并通过PID反馈提高系统的精度,结果表明,所研制的功放可根据转速自适应改变动态范围,兼顾低速条件下效率高和高速条件下动态范围宽的特点. 最后,对全文进行了总结,提出了下一步研究有待解决的关键技术.