随着科技的不断进步,磁悬浮技术成为当今的研究热潮,磁悬浮球系统作为磁悬浮技术的研究对象,被研究学者广泛关注。磁悬浮球系统是典型的强非线性、不稳定系统,其涉及电磁学、材料学及控制科学等领域,由于其本身的强非线性特性,采用传统的控制器难以取得较好的控制效果,所以寻找提高磁悬浮球控制系统整体性能的方法很有研究价值。本文首先从磁悬浮技术的研究发展进行介绍,然后引申到磁悬浮球技术,对磁悬浮球的内部结构及工作原理进行详细介绍,在熟悉设备的前提下对系统进行建模,分别搭建了线性和非线性模型,并在MATLAB中进行建模仿真,对其自身特性进行分析。接着分别介绍了磁悬浮球系统的两种变结构控制器与一种新型控制器:（1）Anti-windup变结构PI控制器,采用的是磁悬浮球系统在电流下的线性模型,在PI控制器的基础上考虑到系统存在饱和现象,加入抗饱和控制器,为了验证控制器的可行性,将PI控制器与变结构PI控制器进行比较,加入遗传算法优化P,I,a的值,验证该控制器的优越性。（2）反步滑模变结构控制器,采用的是磁悬浮球系统在电压下的线性模型,并将反步法与滑模变结构控制器相结合,建立反步滑模控制器,针对外界干扰,与滑模变结构控制器进行对比,验证控制器的控制效果。（3）三步非线性控制器,针对非线性单输入单输出系统设计的三步非线性控制器,采用的是磁悬浮球系统的非线性模型,该控制器结构简单且易于实现,推导出相应的三步法控制器,在MATLAB中对该控制器进行仿真验证,并与反步滑模控制器进行对比,验证了该控制器的可行性与鲁棒性。最后从仿真结果可以看出三种控制器在控制效果上逐步优化,但都能很好的实现控制效果,在控制性能上能使小球快速地稳定悬浮在平衡位置,为了验证控制器的跟踪性能,将平衡位置变更为正弦信号,系统依旧能较快的跟踪上所给信号,并且跟踪效果良好。由此验证了三种控制器的可行性,对之后其他的控制具有较好的借鉴价值。