目前,在国内大中型泵站的机组中,导轴承可靠性不高、使用寿命短、维修工作量大是一个普遍性的问题。目前使用广泛的水润滑橡胶轴承以及赛龙轴承在比较复杂的环境中工作时,容易出现轴承损坏或者是主轴损坏等问题,因此寻求一种稳定性高、使用寿命长的高性能导轴承,以保证立式斜流泵可靠运行是很有现实意义的。研究表明,磁轴承应用于立式斜流泵具备无接触、刚度和阻尼可调等传统轴承无法比拟的优势。课题在调研了国内、外立式斜流泵导轴承及磁悬浮轴承的现状和发展的基础上,以混合磁轴承应用于HBM-800T立式斜流泵进而改善该型立式斜流泵的运行稳定性为研究目标。考虑课题涉及机械学、力学、电磁学、控制理论、电子技术等多学科综合的特性,在不失系统一般性的前提下,突出研究重点,分别研究磁轴承新结构、叶片振动与转子及磁轴承耦合动力学、鲁棒控制等系统核心组成部分。主要工作及成果如下：1.提出一种应用于立式斜流泵的新型混合径向磁轴承,这种混合磁轴承是永磁磁轴承和电磁磁轴承的组合。其中永磁磁轴承采用的是斥力型Halbach阵列永磁环堆叠结构,主动磁轴承采用8磁极结构,其中4对磁极径向分布,每对磁极轴向布置,永磁磁路与电磁磁路相互独立。小扰动偏移可以由被动磁轴承消除；扰动较大时,转子的位移由永磁磁轴承和电磁磁轴承共同控制,从而在一定程度上降低主动磁轴承的功耗。研究结果表明,新型混合磁轴承应用于立式斜流泵具备节能及可控的优点。2.立式斜流泵转子较长,运转过程中,容易产生振动,尤其当泵高速运转时,容易发生叶片与壳体碰摩,非线性振动等有害因素,因此研究转子动力学理论,有利于解决泵的非线性动力学问题。课题建立一个叶片-转子-磁轴承系统的非线性动力学模型来分析叶片、转子和磁轴承之间的相互作用。利用Lagrange方程获得系统的耦合动力学微分方程。采用集中质量法、正交变换及周期变换将具有时变系数的耦合方程转化为常系数微分方程。数值计算结果表明这种系统具有丰富的非线性动力学现象,进入混沌的道路是通过阵发方式实现的。随后混沌运动演化为周期1运动,退出混沌运动状态；通过在较宽的转速范围数值计算表明,系统响应是倍周期运动,说明系统响应在转速大范围内是稳定的。虽然出现局部混沌运动,但转子无量纲位移振幅不大,远小于永磁轴承工作气隙,没有发生碰摩现象。3.磁悬浮轴承除了无接触外,还有一个很显著的特点就是磁轴承的刚度可通过设计合适的控制系统按控制规律调整。所以研究混合磁轴承系统的组成及相关结构参数与控制系统的承载能力及刚度特性很有必要。课题采用电流分散控制策略,考虑功率放大器、控制电路和位移传感器增益特性,以及位移传感器位置耦合问题,并对系统状态矩阵及输入矩阵进行强制解耦,进而实现新型混合磁轴承的转子系统进行建模。通过以上步骤已经得到单个自由度上的磁轴承-转子系统传递函数,为系统控制器的设计奠定基础。4.提出一种应用于立式斜流泵磁轴承转子控制系统的L2鲁棒控制器。由于目前磁悬浮轴承系统的动态特性还不能完全被人们掌握,很难得到磁悬浮轴承系统精确的数学模型,即存在模型“不确定性”。这些“不确定性”的主要来源是磁轴承电磁铁与转子之间以及与所处的环境体现出来的多场耦合问题。针对立式斜流泵混合磁轴承工作特点,首先将磁悬浮轴承电流控制器的设计问题转化为标准的L2问题进行设计。其次,基于无源化理论及递推解法求出系统的存储函数,并证明满足耗散不等式及闭环系统在原点全局渐近稳定。最后,用Matlab对L2控制的立式斜流泵磁悬浮轴承系统进行仿真,并与PID控制器的控制效果进行比较研究。结果表明,L2鲁棒控制策略相对PID控制策略更能有效抑制未知外扰动的影响。5.最后,通过立式斜流泵磁悬浮轴承系统的简化模型实验研究,结果表明,磁悬浮轴承系统中转子能实现稳定悬浮,响应快,相移小以及具备干扰抑制性能。