磁悬浮轴承系统模型本身具有一定的不确定性。模型不确定性的主要来源之一是轴承电磁铁和转子之间的电磁场的非线性特性与磁悬浮轴承转子径向各自由度之间的耦合。磁悬浮轴承模型不确定性的主要来源之二是由于转子在受特定频率干扰时会激发转子的模态,导致磁悬浮轴承系统模型的不确定性。对于上述问题,经典PID控制并不能很好的解决,需要引入交叉反馈解耦与相位补偿器。而基于现代控制理论的鲁棒控制,如H_∞控制对于上述问题有很好的解决效果,但是控制器设计却更加复杂。已有研究表明基于特征模型的全系数自适应控制策略对于非线性、强耦合与被控对象对于未建模模态被激发时系统的稳定性问题有较好的解决效果,且控制器设计简便。本文将基于特征模型的全系数自适应控制策略应用于磁悬浮轴承系统中的位置控制,并进行了相关研究。首先,分析推导了本文所采用试验台的转子—电磁铁、传感器、功率放大器的数学模型,并对其进行不同支承刚度下的转子动力学分析,得到转子的各阶临界转速。进行了基于特征模型的全系数自适应控制理论的介绍,包括特征模型的理论介绍和全系数自适应控制基本原理。其次,针对基于特征模型的全系数自适应控制方法进行了仿真研究,在仿真软件中实现了基于特征模型的全系数自适应控制器的仿真设计,与磁悬浮轴承—转子系统仿真平台的搭建,并在此基础上,通过系统的阶跃响应以及不同频率下抗干扰性能分析,论证了基于特征模型的全系数自适应控制器的鲁棒性。并仿真分析了控制器中参数对系统性能的影响。最后,搭建了磁悬浮轴承—转子系统的试验平台,完成了控制系统的软硬件设计。分别从系统扫频、转子起浮、高速旋转试验中,进行了基于特征模型的全系数自适应控制器控制下磁悬浮轴承系统的性能研究。结果表明:特征模型的全系数自适应控制器控制下的磁悬浮转子系统性能与PID+相位补偿控制下相比更平稳,在转子一阶弯曲临界转速附近具有更小的振动幅值与更为集中的轴心轨迹。其中第一自由度临界转速附近振动峰值相比PID+相位补偿控制减少了22.4%,第二自由度、第三自由度分别减少了10.3%、42.1%,第四自由度基本保持不变。同时在保证磁悬浮转子高速平稳运行的情况下,基于特征模型的全系数自适应控制器所组成磁悬浮轴承—转子系统启动时具有更短的稳定时间,且无震荡情况出现,无超调。基于特征模型的全系数自适应控制+相位补偿控制下的磁悬浮转子比PID+相位补偿控制下的磁悬浮转子在一阶弯曲临界转速附近运行更加平稳具有更小的振动峰值,在一阶弯曲临界转速附近径向各自由度的振动峰值分别降低了70.7%、49.4%、90.4%、89.4%。