电磁轴承也称磁悬浮轴承,是一种利用磁场力将转子稳定的悬浮在空中的一种新型机电产品.它具有无摩擦、无润滑、允许转速高、动态特性可以调整等优点,在一些特殊的场合上所体现出的性能是传统轴承无法比拟的.因此,对转子-电磁轴承系统的相关研究具有重大的实际应用价值.最初人们对电磁轴承的数学建模都是把转子当作单自由度的刚性质点来考虑.随着电磁轴承转速的提高和精度要求的提高,人们开始将转子作为多自由度柔性转子,并把系统中一些非线性因素考虑在内,为设计新型的电磁轴承控制器提供模型基础.该文将建立转子动力学方程的有限元方法和现代控制理论中的状态空间方法结合起来,建立了多自由度柔性转子-电磁轴承系统的动力学方程和仿真模型.此模型建模容易、快速,能够对不同的控制方式进行仿真,并且能够很好的体现出柔性转子的动力学特性和电磁轴承的非线性特性,对电磁轴承的校合计算和控制器的设计、仿真都具有实际应用价值.在电磁轴承中通常采用电涡流位移传感器的单测头形式对电磁轴承转子进行位移测量.这种测量方法会在转子径向方向产生位移耦合,这种径向耦合在电磁轴承系统中普遍存在.该文对这种径向耦合进行了机理分析和数学建模并利用实验加以验证.分析了这种耦合对系统控制精度的影响,并提出相应的解决方法.电磁轴承转子在经过机械加工后,都会在表面留下加工误差,常见的有表面粗糙度误差和圆度误差.该文通过实验研究,对转子表面粗糙度误差和圆度误差进行建模分析.通过理论分析和仿真结果,研究两种误差对系统控制精度和转子动态特性的影响.初步完成了电磁轴承实验台建设,设计了电磁轴承的控制电路和外围保护电路.分析了控制器的动态控制性能和系统的稳定性.结果表明,此实验台的各项性能可以达到其设计要求.