电磁轴承是通过调节电磁力的大小来控制转子悬浮的新型机电一体化轴承。电磁轴承具有无接触,无磨损,无需润滑,控制精度高,转速极快、可控的支承特性等传统轴承没有的优点,在高速旋转机械、高精度加工等行业有着广泛的应用前景。电磁轴承的电气控制系统(主要包括传感器、悬浮控制器、功率放大器等)影响着整个电磁轴承系统的稳定性,同时以一定的控制规律改变控制电流,产生可控电磁力,可以对转子的不平衡振动进行主动控制。本文将主要对电磁轴承支承特性的主动可控性和磁悬浮飞轮转子的悬浮及其不平衡振动控制进行深入的研究。首先,本文对电磁轴承的结构、原理等进行了介绍,阐述了目前国内外研究及发展现状。同时,详细说明了磁悬浮转子振动问题产生的原因,并对电磁轴承不平衡振动控制领域的研究现状进行了介绍。其次,以采用PID控制的主动电磁轴承系统为基础,给出了电磁轴承支承特性理论表达式的参数构成,全面地分析了比例、积分、微分控制参数和控制时滞对电磁轴承支承特性的影响,并通过针对性的实验,对电磁轴承支承特性的可控性及控制关系实现定量分析。然后,设计搭建了多自由度磁悬浮飞轮转子实验平台,其中包括基于Matlab/Simulink的半实物仿真运行环境的搭建以及外围硬件部分的选型设计,并详细介绍了系统整体设计原理和各部分参数的调试过程及技巧,实现了飞轮转子的稳定悬浮。最后,提出了一种适用于变转速条件下的电磁轴承不平衡振动控制方法,根据自适应搜索得到转子不平衡质径积的大小和方位,产生控制信号,并在多自由度磁悬浮飞轮转子实验平台上进行不平衡振动控制实验,完成了飞轮转子的振动信号分析,有效地抑制了转子的不平衡振动。