磁轴承是利用磁力使转子稳定悬浮于空间的一种新型轴承,实现了定子与转子之间无机械接触支承。与传统的机械轴承相比,磁轴承改变了传统轴承的支承方式,具有无摩擦、无磨损、不需润滑及密封、高速度、高精度及寿命长等优点,在机械传动、航天航空、医疗机械等领域中有着广泛的应用前景。目前,在磁轴承领域主要以直流驱动式的主动磁轴承为研究对象,而相对于三相逆变器,直流开关功率放大器具有体积大、功耗大和成本高等不足,本文在江苏省自然科学基金(BK2009204)和江苏大学高级人才启动基金的资助下,设计了一种采用三相逆变器供电的新型三极交流主动磁轴承,并以其为径向磁轴承设计了五自由度交流主动磁轴承,本文对五自由度交流主动磁轴承及其控制方法作了深入的研究。主要研究工作如下：　　 ⑴阐述了直接反馈线性化基本理论；设计了一种新型三极交流主动磁轴承,并采用等效磁路法导出了悬浮力数学模型；应用直接反馈线性化理论对三极交流主动磁轴承进行解耦,用极点配置的方法为解耦后的线性系统设计控制器,并进行了MATLAB／Simulink仿真验证。仿真试验表明这种控制策略实现了系统的线性化解耦,具有良好的动静态性能。　　 ⑵介绍了五自由度交流主动磁轴承的结构,阐述了其工作原理,并建立了状态方程。针对五自由度交流主动磁轴承系统多变量、非线性、强耦合的特点,采用直接反馈线性化方法将五自由度交流主动磁轴承系统线性化解耦成五个独立的线性子系统,采用最优控制和内模控制两种控制策略分别对线性化解耦后的子系统进行综合与仿真,并作了比较。仿真试验表明两种复合控制策略都可以实现系统的解耦控制,直接反馈线性化与内模控制组合的复合控制策略对系统模型失配和不确定性外界干扰具有更强的鲁棒性。　　 ⑶以TMS320F2812 DSP为控制器,设计了五自由度交流主动磁轴承的数字控制系统,设计了数字控制系统的主要硬件电路,给出了主程序与中断服务子程序流程图,并开发了相应软件,构建了一套完整的五自由度交流主动磁轴承试验测试平台,为进一步开展各项参数调试与功能测试奠定了基础。