磁轴承是利用磁场力将转子悬浮于空间的一种非接触式的新型高性能轴承,由于其具有转速高、功耗低、无摩擦、无磨损、无需润滑和密封、寿命长、便于控制等一系列突出优点,在能源、交通、航空航天、机械工业、机器人、生命科学等高科技领域具有相当大的市场潜力。本课题在国家自然科学基金(50575099)等的支持下研究了一种新型的交流混合磁轴承支承的电主轴系统,建立了其状态方程,并采用逆系统方法对电主轴系统进行动态解耦控制研究,构建了五自由度交流混合磁轴承支承电主轴的数字控制系统,并进行试验研究。主要研究内容包括：　　 ⑴介绍了五自由度交流混合磁轴承支承的电主轴总体结构,分析了三自由度交直流混合磁轴承和二自由度交流混合磁轴承的工作原理,采用等效磁路法推导出悬浮力计算公式及数学模型,建立了五自由度交流磁轴承支承电主轴系统的状态方程。　　 ⑵针对五自由度交流混合磁轴承支承的电主轴转子系统这一多变量、非线性、强耦合的控制对象,本文采用逆系统方法对其进行动态解耦控制研究。对模型的可逆性进行了分析,得出原系统的解析逆系统,将对象补偿成为具有线性传递关系的伪线性系统,然后采用线性系统理论对伪线性系统进行了综合和仿真。仿真试验表明采用逆系统控制策略实现了系统五自由度之间的动态解耦。　　 ⑶介绍了五自由度交流混合磁轴承支承电主轴系统总体控制框图,以TI公司的TMS320F2812 DSP为核心的控制系统硬件构成,研制了位移接口电路、DSP开发板、功率驱动电路等硬件电路,用C语言和汇编语言混合开发了磁轴承数字控制器的软件。　　 ⑷以径向二自由度交流混合磁轴承系统为试验对象,进行了局部实验,对所设计的交流混合磁轴承数字控制系统进行调试和优化,介绍了控制系统调试步骤,最后给出了交流磁悬浮轴承转子的起浮曲线,静态悬浮曲线和扰动曲线,并对试验结果进行了分析。