电磁轴承是一种利用可控电磁力使轴承转子悬浮在一定位置的新型高性能轴承。它综合了电磁学、力学、控制工程等多种学科知识,是一个复杂的机电混合系统。与其他轴承相比,电磁轴承拥有无摩擦、高转速、高精度等优势,因此,其在较多领域拥有良好的应用前景。支承特性是电磁轴承重要的性能指标,它影响着系统转子的悬浮稳定性、动态性能以及旋转精度。对电磁轴承的支承特性的研究可以为系统控制器的设计及控制性能的优化提供有效依据。本文主要基于电磁轴承的支承特性分析对电磁轴承控制系统的设计和控制性能优化两个方面进行研究。本文的主要研究内容描述如下:首先,基于电磁轴承的数学模型推导了电磁轴承的支承特性。理论分析了电磁轴承控制器与系统支承特性的关系,其中着重研究了电磁轴承支承特性与系统时滞的关系。其次,由于电磁轴承具有本征不稳定性,需要合适的控制器才能使系统稳定。因此本文完成了基于DSP的电磁轴承控制器的软硬件设计,并对基于Simulink的DSP的代码自动生成进行研究。同时,又搭建了基于Dspace的半实物仿真平台,通过Simulink与Dspace平台的无缝连接,方便控制算法的设计与实时调试。最后,针对传统电磁轴承支承特性的调节方法不能很好地权衡电磁轴承系统高性能与稳定性之间关系的缺陷,提出了一种电磁轴承支承特性优化调节的数值解析方法。定量研究了支承特性的调节与系统稳定性的关系,并对系统时滞进行研究。实验结果表明:通过本文方法的调节,系统的支承性能有了明显提升。本文的主要贡献有:(1)较为系统地分析了电磁轴承支承特性,并结合系统稳定性和稳定裕度要求,提出了一种电磁轴承支承特性优化调节的数值解析方法。(2)研究了时滞对系统稳定性和稳定裕度的影响,并在支承特性调节时,时刻保持对系统时滞的关注,提升调节的实用性。(3)完成了电磁轴承的DSP数字器的设计,主要分为硬件PCB制作和软件控制系统设计,最终实现电磁轴承的稳定悬浮。同时又搭建了Dspace的半实物仿真平台,提升了控制算法的设计效率。