管道物流运输系统作为第五类交通运输方式,不仅可用于气液类货物的运输,也作为固体货物的快速通道,且具备封闭、安静、安全等特点。通过将永磁悬浮技术同管轨物流运输系统像结构,构成永磁悬浮管轨物流运输系统,既克服传统轮轨系统的摩擦力,实现零功率悬浮,又能够具备管道系统低污染、高可靠、高效率及全天候无人配送的优势,但永磁悬浮技术存在运行时横向不能稳定的缺点,需要对其施加约束,因而对于永磁悬浮技术导向模块的设计研究是实现磁浮管轨物流系统的重中之重。本文正是基于该背景对磁浮管轨物流运输系统的悬浮和导向模块进行研究,包括永磁悬浮结构原理分析,电磁导向结构设计,导向电磁力控制策略研究等。主要内容如下:1、在了解永磁阵列悬浮（MAS）结构原理的基础上,研究了两种永磁悬浮结构下,磁场参数分布特点和悬浮力及横向侧偏力同悬浮间隙与横向间隙之间的关系;搭建了采用永磁阵列悬浮结构的磁浮管道物流原型系统。2、通过分析MAS磁阵列横向侧偏力的特点,对应设计了斥力型电磁导向模块和吸力型电磁导向模块;在有限元仿真软件中对两电磁模块进行磁场分析,并研究电流等参数对导向力的影响。另外,对比分析两种方案的优缺点,选取耗能更低、结构更简单的吸力型导向模块作为MAS磁阵列的导向方案。3、据选取的吸力型导向方案,分析电磁吸力特性及变化趋势,将其简化为单点混合悬浮系统,分析在纯电磁系统中引入永磁体后对磁场分布及电磁力的影响;研究混合系统与纯电磁系统中电磁力受参数影响的特点,在此基础上,建立混合系统的数学模型,得出电磁力与电流、间隙及永磁体等参数的映射关系。4、针对建立的单点混合悬浮系统数学模型,提出采用粒子群优化后的BP神经网络PID控制算法对其进行仿真分析,并对比分析传统PID与BP-PID控制算法,仿真实验结果表明本文提出的算法弥补了BP网络收敛速度慢、易陷入局部最优的缺陷,有效提高了响应速度、降低了超调,并具备较好的抗扰动能力,该控制算法在悬浮系统中表现良好。本文依据永磁阵列悬浮技术设计的电磁导向结构能够满足其导向要求,具备能耗低、结构简单的优点,提出的控制策略也有良好的控制效果。研究成果对永磁悬浮管轨物流系统的工程应用及永磁悬浮的其他应用具有一定理论价值和参考意义。