基于DSP或模拟器件的磁悬浮轴承控制系统具有集成度低、体积较大的缺点,为了减小磁悬浮轴承控制系统的体积和功耗,进一步提高系统的集成化,本文对磁悬浮轴承一体化控制系统进行了研究,将功率放大器的控制部分和磁悬浮轴承的位移控制集成在一起,用一片FPGA芯片实现转子的位置控制、功放的电流控制和调制算法。首先,对磁悬浮轴承系统进行建模分析,推导了永磁偏置磁悬浮轴承的电磁铁—转子、传感器、功率放大器的数学模型。通过MATLAB/Simulink建模对整个控制系统进行了仿真分析,验证了控制系统软硬件实现的可行性,分析了双向数字功率放大器在不同调制策略下的电流特性,为后面硬件设计与控制算法研究打下基础。其次,对磁悬浮轴承集成控制系统的软硬件进行了设计。硬件设计部分采用高性能低成本的Cyclone V E系列FPGA芯片为主控芯片,高精度、高性能的ADS8364芯片作为采样芯片,完成了滤波调理、采样电路和FPGA最小系统电路的设计,提高了系统的集成度与可靠性;软件设计部分主要完成了时钟管理模块、AD采样控制模块、位置控制模块、电流控制模块和PWM调制模块在FPGA中的编程实现。最后,搭建永磁偏置磁悬浮轴承试验台进行了试验研究。首先对控制器进行软硬件调试,调试通过后先测试了数字功放的静态性能和动态性能,然后对磁悬浮轴承试验台进行了转子起浮和静态悬浮试验,实现了转子的平稳起浮和稳定悬浮,转子静态悬浮时振动位移小于6μm。