主动磁悬浮轴承(AMB)是一种新型的支撑部件,利用受控电磁力将转子无接触地悬浮支撑在定子中间。它具有无机械接触、无润滑、无磨损、高速度等许多传统机械轴承无法比拟的优势。控制系统(传感器、控制器和功率放大器)是磁力轴承的关键部分,其性能的好坏直接影响到磁力轴承的性能。本文以带传感器的五自由度磁力轴承为研究对象,针对控制系统的三个部分进行了研究。本文首先介绍国内外磁力轴承的发展概况、特点及趋势。分析五自由度磁力轴承系统的构成,对各个部分及其相互之间的关系做了详细的说明。并且根据电磁学的基本原理,推导出单自由度磁力轴承的数学模型。针对磁力轴承的特点,分析转子位移检测的特殊要求,并比较几种常用的位移传感器的优缺点。根据磁力轴承控制系统的具体要求,提出控制器硬件系统的总体方案。采用TMS320C6713A数字处理器作为数字控制器的核心,配以信号调理模块、A/D模块、D/A模块、串口通信模块等外设为算法的实现搭建了良好的硬件平台。根据磁力轴承对功率放大器的电流响应速度、纹波和效率的要求,比较磁力轴承常用的几种的功率放大器,并详细介绍高效率的PWM开关功率放大器的原理。目前,磁力轴承的控制器设计通常是在平衡点附近进行线性化,按照线性理论设计线性控制器。这样设计的控制器在平衡点附近可以得到比较好的控制效果,但是当转子受到较大的扰动到达极限位置或系统某些参数值发生改变时,可能会出现长时间的频繁振荡,积分饱和或超调过大等现象。结合各种改进型PID控制算法的优点,采用变参数PID控制算法,建立参数规则库,根据轴承的运行状态选择合适的PID参数。最后将各个设计好的各个功能模块分别进行测试,搭建完整的磁力轴承控制系统,进行现场调试。实践表明,变参数PID控制器满足系统的控制要求,系统的控制精度、稳定性、重复性较好,实现了对磁力轴承的有效控制。