悬浮控制技术是磁浮列车的核心关键技术之一。尽管高速磁浮列车已经到了可工程化应用阶段,但还有很多值得研究的技术问题,本文在“十三五”国家重点研发计划课题的支持下,针对列车运行过程中可能出现的电磁铁与轨道接触的问题,研究磁浮列车的安全悬浮控制理论与方法。本文首先建立了单边可控的非线性单点静态悬浮模型,基于扰动观测器设计了一种反步非线性悬浮控制器,同时基于迭代学习模型校正算法,对机理模型进行了补偿,取得了良好的实验效果;其次,把磁浮列车防吸死问题转化为悬浮间隙上下界控制问题,并设计了自适应有限时间悬浮间隙上下界控制器;然后,建立了一种磁浮列车两个悬浮点之间存在强耦合的半悬浮架非线性模型,设计了一种有限时间可预置的协同悬浮控制器;最后,针对永磁-电磁混合悬浮带来的更加严峻的悬浮磁铁吸死在轨道上的问题,设计了一种有限时间混合悬浮防吸死控制器。论文的主要研究内容与创新点:第一,针对单边可控的非线性单点静态悬浮动力学模型,研究了相应的悬浮控制器设计问题。首先,建立了单边可控的非线性单点静态悬浮动力学模型,设计了一种基于扰动观测器的非线性悬浮控制器,并利用迭代学习模型校正的算法,对机理建模与物理系统的误差进行了补偿;最后,实验验证了控制算法的有效性。第二,针对电磁悬浮磁浮列车的单悬浮点模型,提出了磁浮列车自适应有限时间防吸死控制器。首先,建立了带有轨道不平顺引起的非匹配扰动和多种外力引起的匹配扰动的非线性悬浮系统模型;其次,为了确保磁浮列车在启动和巡航阶段悬浮间隙始终处于安全悬浮距离边界内,引入了防吸死函数,设计了自适应有限时间悬浮间隙上下界控制器,并给出了闭环系统稳定的理论证明;针对模型中存在的匹配及非匹配扰动,设计新型的自适应估计律分别估计了两种扰动的上界用以抑制扰动;数值仿真验证了算法的有效性和鲁棒性。第三,针对电磁悬浮列车两个悬浮点之间强耦合的半悬浮架模型,研究了半悬浮架的可预置时间的协同防吸死控制问题。首先,建立了磁浮列车的半悬浮架模型,模型充分反应了磁浮列车两个悬浮点之间的强耦合性。考虑列车运行时安全悬浮边界,使用了防吸死函数处理该约束。然后,结合二次函数和反步技术,设计了一种方便工程师整定控制器参数的有限时间可预置的悬浮控制器,理论证明了闭环系统稳定性并保证了跟踪误差在用户任意设置的时间内收敛到零的邻域内。安全悬浮间隙不被冲破并且避免了奇异问题。最后,数值仿真验证了考虑运行安全边界的列车预置时间悬浮控制器的有效性。第四,针对永久磁铁带来的更加严峻的磁浮列车吸死在轨道上的问题,研究混合型磁浮列车悬浮系统的悬浮间隙上下界约束的自适应模糊有限时间控制。首先,引入了一种高效模糊逻辑系统来逼近混合型悬浮动态模型,此处理在精确描述系统的同时降低了计算负担;同时考虑悬浮间隙上下界约束和悬浮间隙变化率约束,在一种新型非线性坐标变换的基础上,设计了一种有限时间防吸死悬浮控制器。与常规的防吸死函数不同,该变换可以直接处理均是正值的上下界。此外,为了规避虚拟控制变量的微分爆炸问题和处理控制输入受限问题,在控制器中集成了命令滤波。理论证明了该方法的闭环稳定性,数值仿真结果验证了本文提出的永磁-电磁混合悬浮防吸死控制算法的有效性。