磁悬浮轴承具有无摩擦、无磨损、无需润滑和密封、高转速、高精度、寿命长等一系列优良品质，从根本上改变了传统的支承形式。目前国内外主要集中在直流磁轴承方面的研究，但是直流磁轴承具有体积大，成本高，开关功放驱动损耗大等缺点。针对直流磁轴承的缺点，本文提出了一种主要由三相逆变器来驱动的五自由度交直流混合磁轴承。这种五自由度交直流混合磁轴承是由三自由度交直流混合磁轴承和二自由度交流混合磁轴承来支承。本论文是在国家自然科学基金(50575099)支撑下，主要就五自由度高速机床电主轴系统数学模型和控制方面开展深入研究。 首先，本文阐述了这种五自由度磁轴承高速机床电主轴系统的基本结构和工作原理，分析其磁场及悬浮力的表达式，在此基础上推导出磁轴承的非线性化数学模型，采用泰勒展开的方法进一步推导出线性化模型，并根据动力学理论建立系统的五自由度状态方程。 其次，针对一端二自由度交流混合磁轴承设计了参数自整定的模糊PID控制器，进行了起动，负载及干扰下的仿真研究，并与常规PID控制器下的仿真结果作较为详细的比较。 再次，基于TMS320F2812 DSP设计制作了满足控制系统要求的数字控制器和PCB板，并调试给出电路板的部分测试波形。 最后，构建实验平台，对系统进行联合调试。给出用于这种具有空间对称三极的交流混合磁轴承系统空间电压矢量(SVPWM)算法总的控制框图、各模块具体的控制算法及较详细的DSP程序控制流程图，编写相应的控制软件，并给出转轴稳定悬浮时的部分试验波形。