磁悬浮轴承是利用电磁力将转子悬浮于空间,使转子和定子之间没有任何机械接触的一种新型高性能轴承,它具有无摩擦、无磨损、无需润滑、无油污染、低能耗、低噪音、寿命长等优点,在高科技领域具有广泛的应用前景。本课题研究了一种新型的交流主动磁轴承电主轴系统,主要研究内容如下:　　 首先,介绍了一种新型五自由度交流主动磁轴承电主轴总体结构,并分别对径向两个自由度的三相交流主动磁轴承和轴向单自由度主动磁轴承进行详细介绍,包括磁轴承的结构、工作原理、数学模型等,并建立了五自由度交流主动磁轴承电主轴系统状态方程,给出了电主轴结构参数。然后,针对五自由度主动磁轴承系统是一个多变量的线性定常系统,采用最优控制理论中线性二次型性能指标分别设计了五自由度交流磁轴承电主轴集中和分散最优控制器,并通过Matlab软件对集中和分散控制器进行了仿真试验和性能比较。仿真结果表明采用线性二次型最优控制器设计的分散控制器能满足交流磁轴承性能的要求,为研制五自由度交流主动磁轴承控制器提供了有力的理论依据。其次,采用TMS320F2812 DSP作为五自由度主动磁轴承电主轴数字控制系统的微处理器,设计了数字控制系统的硬件电路,并用C语言和汇编语言混合开发了与硬件系统配套的控制软件。最后以三相交流主动磁轴承为实验对象,对五自由度主动磁轴承电主轴进行了局部试验研究,介绍了控制器控制参数整定方法和调试步骤,进行了起浮试验、稳定悬浮试验、抗干扰试验,对实验结果进行分析,给出了试验结论。　　 理论研究与试验表明:研究设计了用于支承高速电主轴的五自由度交流主动磁轴承系统,结构和参数设计合理、控制方法可行,构建的数字控制系统控制性能良好。