主动磁悬浮轴承是一种机电一体化的新型高性能轴承。它的转子和定子之间不存在机械接触，转子可达到很高的转速，而且有寿命长、能耗低、噪声小和无需润滑的优点。与传统机械轴承相比，主动磁悬浮轴承在很多应用领域都有明显的优越性。河南科技大学设有国内唯一的轴承设计和制造专业，洛阳又拥有全国行业领头的轴承研究所和轴承厂，对磁悬浮轴承的研究具有一定的理论基础和实际意义。 本文在分析主动磁轴承系统工作原理的基础上，建立了主动磁轴承单自由度传递函数模型和径向四自由度模型。在转速较低且转子为完全对称的细长转子时，可忽略陀螺耦合以及惯性耦合项，得到四个单自由度模型；如若考虑这些耦合，得到相互耦合MIMO系统模型。并采用状态空间法对MIMO转子系统模型进行描述。 针对单自由度控制系统采用改进型的PID－微分前置型PID进行控制，通过仿真研究，磁悬浮系统动态性能、稳定性得到了改善。对于径向四自由度模型，采用LQR状态反馈对其进行集中控制和分散控制两种策略的控制，经仿真比较，得出在低于20000r/min时应采用分散控制，在高于20000r/min时，应采用集中控制策略。并且还设计了降维观测器对不能观测的速度变量进行重估，解决了由于采用微分方法得到速度变量而带来的高频噪声、精度低的问题。最后，对带有观测器的径向四自由度转子系统进行了LQR状态反馈控制的仿真，取得了较满意的控制效果。该理论分析为今后工程设计提供了有益的设计依据。