磁悬浮轴承以电磁力支承转子,具备无机械摩擦、无需润滑、支承特性可控等突出优点,广泛应用于如航空发动机、储能飞轮、核能涡轮发电设备等高性能装备,具备较好的发展前景。磁悬浮支承的基本控制理论是基于平衡位置的偏置电流线性化,即通过位移-力刚度系数,以及电流-力刚度系数来实现电磁力的线性化,对定子结构存在对称性约束。但磁悬浮轴承系统中存在多种故障,如电控系统中的传感器与控制器,电磁执行器等。一旦其中的某部分失效,将破坏原有支承结构的对称性,导致转子系统跌落而造成严重影响。在磁悬浮支承部分结构失效的情况下,通过支承重构而重新提供期望支承特性,是切实有效的提高磁悬浮轴承可靠性的方法。本文针对磁悬浮冗余支承重构过程中的优化控制问题进行了研究,具体包含:(1)电流偏置系数的优化选取问题。本文理论推导出了偏置电流系数对磁悬浮支承容错控制理论-广义偏置电流线性化中输出期望力的影响机理,定义了偏置电流系数的有效取值范围,并分别以饱和约束下的最大输出力,以及同等输出力下的最小受控电流作为优化目标,提出了偏置电流系数的最优值选取方法,并以数值计算验证了本方法的有效性。(2)电流分配矩阵的优化求解问题。本文在非平衡位置的广义偏置电流线性化理论的基础上,提出最优电流分配矩阵的优化求解方法,以“饱和约束下在任意方向都能提供的期望电磁力达到最大”作为优化目标,建立等式约束与不等式约束的非线性规划最优化取值模型,并采用序列二次规划算法进行求解;通过数值验证,验证了该方法的正确性。(3)提出一种新的控制优化目标,来提高传统PID控制算法在磁悬浮轴承控制领域的位置控制精度,即控制对象-转子不仅需要位移上回到平衡位置,其速度也需在回到平衡位置时恰好为零;并基于优化目标,提出了与转子速度和位移相关的极限判定值的概念,并设计了适用于主动磁悬浮轴承控制系统的优化控制算法。在MATLAB/Simulink中分别搭建了仿真模型,验证了该优化控制算法对系统动态性能和稳定性的较大提升,并搭建了磁悬浮转子平台进行了实验研究,验证了该优化控制算法的有效性。本文针对具备支承重构能力的主动磁悬浮轴承系统,对其支承重构中的若干优化问题进行了研究,能有效提升主动磁悬浮轴承的性能,研究成果能有效补充现有主动磁悬浮轴承优化控制理论,具备明显的创新性,具备较好的理论与实用价值。