传统的机械式推力轴承具有摩擦、磨损及由此产生的温升等缺陷,影响旋转机械的速度和精度。为克服上述缺陷,满足现代旋转机械高速化要求,本文以磁悬浮技术为基础,研究了磁悬浮推力轴承数字控制系统。介绍了磁悬浮推力轴承的工作原理及其基本组成系统,在分析磁悬浮推力轴承运动方程的基础上,推导出磁悬浮推力轴承的传递函数,为磁悬浮推力轴承控制系统的设计奠定了理论基础。针对磁悬浮推力轴承控制系统的特点和要求,本文采用开关功率放大器作为系统的执行机构,分析了开关功率放大器的特点、效率和纹波。设计出两电平PWM开关功率放大器,并在其基础上设计了三电平PWM开关功率放大器。分析表明,采用三电平PWM开关功率放大器可以有效降低电流纹波,提高电流的响应速度。为实现磁悬浮推力轴承系统的快速性和高精度控制,采用TMS320LF2407A DSP为控制系统的主控芯片;设计了控制器的基本外围电路,包括A/D转换电路、D/A转换电路、电源电路、时钟电路和位移检测电路等。磁悬浮推力轴承具有非线性和参数不确定性,不能获得其精准的数学模型,应用常规PID控制器往往达不到理想的控制效果。文中讨论了模糊自适应整定PID控制算法在磁悬浮推力轴承中应用的相关理论问题,分别建立了基于DSP的传统PID控制算法和模糊自适应整定PID控制算法,利用MATLAB对两种控制算法进行了仿真,结果表明模糊自适应整定PID算法更适合磁悬浮推力轴承的稳定悬浮控制。