随着科技的迅速发展与进步,现代工业对旋转机械在高速、高精度、可靠性、可控性、高效率以及应对复杂恶劣环境的适应性等诸多方面有着越来越严格的要求。传统的机械轴承由于其自身无法规避的机械接触,必然造成的众多缺陷,愈发不能满足上述的苛刻条件。因此,非接触式的悬浮轴承技术成为了主要的技术突破点。其中磁悬浮轴承——也称电磁轴承,通过产生受控的非接触磁场力来实现转子的悬浮,避免了转子与轴承之间的接触,从而具有了无摩擦(振动噪声小)、无磨损(能耗小)、无需润滑(无污染)、可控制(高可靠性高精度)以及使用寿命长并可长时间不维护等诸多优点。但目前还有多种因素,例如:当转子在高速旋转下,轴承转子系统整体的动力学性质并不稳定;电磁轴承所用材料性质以及结构设计都比较复杂;针对电磁轴承的控制策略的选取尚未达到理想的水平以及电磁轴承成本过高等,这些都制约着电磁轴承在我国工业设备中的普及。因此,目前国内急需开展对电磁轴承技术的深入研究,为接下来的产业升级提供技术储备。本文对电磁轴承转子系统进行了理论探索和仿真分析,主要研究工作如下:首先,推导出电磁轴承中电磁力的线性及多种非线性形式,并建立电磁轴承转子系统的动力学方程。随后,参照已有的商用电磁轴承结构设计软件,自己开发出一套电磁轴承的设计方案,并通过编写程序实现了电磁轴承结构的参数化设计。此外,设计出一种全新的变参数非线性PID控制策略,以便达到更好的控制效果。最后,运用有限元分析软件ANSYS,对我们自己设计的实验用电磁轴承转子系统,进行了转子动力学分析。通过多种控制算法的仿真结果可以看出,本文提出的新型改进PID控制算法,其控制效果比原有的控制方法相比有着数量级的提升。通过ANSYS的转子动力学分析,表明设计的电磁轴承转子系统,满足了各项API协定的要求。