主动式电磁轴承(Active Magnetic Bearing简称AMB)是一种用可控电磁力控制轴承悬浮于空气中的新型机电综合系统,由于自身无接触、无摩擦、使用寿命长等特点而具有极其重要的商业价值,在工业各领域中有着非常广泛的应用前景。不同于传统电磁轴承通常工作在空气或真空环境中,由于本论文中电磁轴承工作环境的限制,需要将转子部件与定子部件用金属屏蔽壳进行隔离,并在此基础上进行立式两自由度电磁轴承控制策略的研究。本文介绍了隔离转子型径向两自由度主动电磁轴承的结构构成及工作原理,建立它的电磁力数学模型并进行了线性化处理,在位置、电流双闭环控制的基础上建立了单自由度转子系统下的传递函数模型及其结构框图,并且还推导了转子系统在陀螺效应影响下的两自由度耦合控制模型。提出了电磁轴承中等效刚度和等效阻尼的概念,为偏置电流的选择提供了理论依据,并利用经典控制理论确定了PID控制器的参数选取原则。接着介绍了模糊控制理论,设计了电磁轴承的模糊控制器,将模糊控制和PID控制相结合设计了模糊-PID控制模型。在Simulink环境中搭建了三者的仿真模型,对系统的起浮仿真、突变干扰仿真内容进行了对比分析,仿真表明了模糊-PID控制相较其他两种控制方式而言具有更好的动稳态性能。为了研究电磁轴承的解耦控制策略,介绍了线性状态反馈解耦的理论基础,在转子两自由度耦合模型的基础上设计了状态反馈解耦矩阵,并利用之前控制参数的选取原则设计了系统的闭环控制器,搭建了Simulink环境下的解耦控制仿真模型。仿真研究了X自由度的位移变化对Y自由度产生的影响,结果表明状态反馈解耦实现了在低速和高速状态下的有效解耦控制。设计研制了电磁轴承控制系统,硬件方面包括功率放大器、控制器、驱动电路等部件。功率放大器在单相全桥电路的基础上采用两电平控制方式,主控制器则采用TI公司的TMS320F28335DSP作为主控芯片,随后进行了初始化程序、主程序、中断子程序等控制软件的设计开发。控制器研制完成之后进行了相关实验测试,包括电涡流传感器的输出特性实测、中心位置的标定、软件开环测试和施加直流母线电压情况下的电流闭环测试工作。