飞轮电池是一种新型的机械储能电池,拥有能量转化效率高、储存能量密度大、充放电速度快、使用寿命较长、更重要的是无任何废气废料污染等特点,符合将来储能技术的发展前景。飞轮电池装置的核心之一是其支承系统,飞轮支承系统的作用非常关键,不但要使飞轮转子可靠稳定的运行,而且要求尽可能地降低由于支承引起的能量损耗。磁悬浮轴承是一种非接触式的支承方式,利用其代替飞轮储能中的传统轴承来支承转子,不仅可以降低飞轮储能过程中的能量消耗,加大能量利用率,而且能够加快飞轮转子的旋转速度,加大飞轮的能量存储密度。本文主要以磁悬浮轴承支承下的简化飞轮转子系统为研究对象,按照牛顿第二定律,分别建立了磁悬浮飞轮转子系统、磁悬浮飞轮电机转子系统的动力学模型,列出了相应的运动微分方程。然后对相关参数进行了无量纲化处理和微分方程的降阶分析,得到了系统的无量纲微分方程组。基于龙格库塔法对系统无量纲微分方程组进行MATLAB编程求解。以转速为变化参数分别绘制两个模型的分岔图,运用非线性理论和转子动力学相关知识,分析了转速对飞轮转子系统的动力学行为的影响规律。并绘制了不同转速下系统的时域波形图、轴心轨迹、相图、庞加莱图,探讨转速的变化对磁悬浮转子系统响应的影响规律。详细阐述了在给定转速范围内系统的周期运动、概周期运动和混沌运动的特征,分析了系统周期运动、概周期运动、混沌等运动形式的演变过程,揭示了系统进入与离开混沌的途径以及失稳机理。在给定转速范围内,将偏心量变化参数,绘制了不同偏心量的飞轮转子系统的响应分岔图,详细分析了系统偏心量的变化对磁悬浮飞轮转子系统运动响应的影响。对飞轮转子系统非性振动抑制研究,本文采用滑模变结构控制,建立滑模变结构控制模型。对磁悬浮飞轮转子系统加入一个滑模变结构控制器,并对系统的运动微分方程进行仿真分析。绘制出系统在受控制前后各自的分岔图、时间历程图、轴心轨迹图、相图、庞加莱截面图,通过对比证明原系统得到很好的控制。