磁悬浮轴承是依靠电磁力把转子稳定悬浮在设定位置的新型轴承，是现今唯一可以主动控制的非接触式支承，具有无机械摩擦、无需润滑、寿命长、适用范围广等诸多优点。因此，磁悬浮轴承具有广泛的应用前景。磁悬浮轴承系统由机械部分、电气部分及软件三个部分组成，是典型的机电一体化系统。对它的研究涉及电磁理论、控制理论、机械设计以及转子动力学等多个领域。 论文讨论了单自由度磁悬浮轴承系统、四自由度磁悬浮轴承系统的数学模型建立方法；研究了H∞鲁棒控制方法，建立了所研究的磁悬浮实验系统的数学模型，并以此模型为标称模型设计了H∞鲁棒控制器；设计了PID+H∞鲁棒混合控制器；完成了五自由度磁悬浮控制系统的机械支承部分设计加工工作，制作、调试了开关功率放大器，完成了位移检测及接口转换电路、研究了基于DSP的数字控制器并开发了相应控制软件，建立了磁悬浮控制系统实验平台。 对PID&H∞鲁棒混合控制器的仿真研究表明：基于H∞和PID混合控制器的磁悬浮轴承系统，具有良好的动态性能，静态性能和鲁棒性，对低频干扰信号具有令人满意的抑制效果。 对PID控制器和H∞鲁棒控制器分别进行了实验研究，结果表明：鲁棒控制器具有很好的动态特性，对系统参数的变化不敏感，具有很强的鲁棒性，但在静态性能方面不如PID控制效果好，存在较大的稳态误差；PID控制具有良好的静态特性，稳态误差较小，当系统受到阶跃扰动时能快速回到平衡位置，但鲁棒性比H∞鲁棒控制器差。 对磁悬浮控制系统实验平台的实验研究结果表明：功率放大器的线性度较好、延迟较小，所设计并完成的以DSP芯片TMS320F2812为核心的数字控制系统硬件方案可行。所建立的实验平台为进一步研究磁悬浮轴承控制技术提供了条件。 本文得到：国家自然科学基金(60204013)、广东省自然科学基金(5010497、000845)、深圳市科技局基金等基金项目资助。