无轴承异步电机(Bearingless Induction Motor,BIM)将磁轴承与异步电机的功能和优势相结合,能在高速、洁净、腐蚀、真空等特殊环境下实现自悬浮运行。BIM具备结构简单、无需润滑、无摩擦磨损、气隙均匀、寿命长等优点,在轨道交通、航空航天、高速硬盘、生命科学以及飞轮储能等领域内具有广泛的应用前景。因此,本文对BIM运行原理、数学模型建立、自抗扰控制器设计、改进、参数整定以及数字控制系统实现方面进行了研究,主要工作及取得成果如下:(1)概述了BIM的研究背景、国内外研究现状、未来的发展趋势以及其应用领域。同时阐明了自抗扰控制技术的发展情况。详细论述了BIM径向力的产生机理,推导了BIM数学模型,搭建了气隙磁场定向控制系统,为进一步提出BIM自抗扰控制奠定基础。(2)针对BIM在传统矢量控制下抗扰动性能的不足,提出了一种基于双曲正切跟踪微分器的自抗扰控制策略(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)。分别对转矩和悬浮两套绕组设计了一阶转速ADRC和二阶悬浮ADRC。同时,引入双曲正切函数作为跟踪微分器加速度函数,简化其结构形式,并通过扫频测试分析确定ADRC设计参数。仿真结果表明,该策略提高了BIM的抗扰性能和悬浮特性。(3)针对BIM自抗扰控制系统参数整定困难且选取参数依赖经验的局限性,提出了一种基于改进粒子群遗传算法(Improved Particle Swarm Optimization-Genetic Algorithm,IPSO-GA)的自抗扰控制策略。结合基本粒子群算法参数的特点,对参数进行优化处理,且引入交叉、变异操作来增强全局搜索能力,并通过基于测试函数的性能测试,验证了IPSO-GA的有效性。仿真结果表明,该算法提高了BIM的旋转与悬浮精度。(4)设计了以TMS320F2812 DSP为核心芯片的BIM数字控制系统,并对BIM的可行性进行实验验证。实验结果表明,所设计的控制系统能够同时实现BIM的稳定悬浮与旋转。