随着超精密加工及精密测量技术的发展，对轴系的回转精度提出了更高的要求。静压气体轴承与主动控制磁轴承具有很高的回转精度，是精密机械中的重要元件之一，广泛地应用于精密机械中。静压气体轴承依靠间隙内气体对转子形状误差的匀化作用使其回转精度很高，属于被动稳定型轴承，其刚度、回转精度在设计加工完毕后即已确定，可塑性不强，且一味地靠提高转子的加工精度以求其高回转精度显然不切实际。主动控制磁轴承的刚度与阻尼通过控制器在一定范围内可调节，能有效抑制外界干扰。然而，相比于滑动轴承和液体轴承，这两种轴承刚度与承载能力相对较低，限制了它们的使用。　　本文在分析比较了国内外各种提高轴承刚度方法的基础上，根据精密工程学误差补偿的思想，提出了进一步提高静压气体轴承回转精度的全新方案，即：将静压气体轴承与主动控制磁轴承相结合形成混合支撑，优势互补，以气体轴承作为主要支撑，以磁轴承抑制干扰，修正主轴的径向回转运动误差，从而提高整个轴系的回转精度，并在一定程度上提高轴系的刚度，甚至达到无穷，改善气体轴承阻尼过小的状态，提升轴系的性能。　　以伽辽金法及弱解公式建立了静压气体轴承间隙内气压分布的有限元计算模型，采用超松弛迭代与比例分割法，较好地解决了气膜间隙较小时非线性气压分布计算的收敛问题。分别以刚度最大及承载力最大原则优选气体轴承和磁轴承的几何参数，为实验装置的设计奠定了基础。　　提出了两种测圆方程的构造方法，即：先分离转子形状误差或先分离转子运动误差，并对测圆方程给出两种解法。验证了三点法误差分离技术在实验系统中适用性。通过对两种方法形状误差结果的不一致进行分析，指出误差分离的不完全性。为减小测量过程中各种干扰对形状误差计算结果的影响，提出了以其均值作为转子最终形状误差的建议。　　以拉格朗日法推导了系统的基于几何中心广义坐标的动力学模型。从测量与控制方便的角度出发，将其转换为基于测量截面广义坐标的动力学模型。分析了系统的自由运动与强迫运动。对独立与混合系统，以李亚普诺夫法验证了各自的稳定性。　　按系统的刚度、阻尼要求设计了PD控制器，在此基础上，以二次线性最优控制LQR设计了系统的集中PID控制器。分别讨论在PD、PID控制器-I-　　作用下，转子的静态位移对外力、外参考输入响应的特性；通过理论分析与闭环仿真均证明了混合支撑方案提高轴系精度的正确性；因系统具有对角占优性，将集中PID控制器简化为解耦分散PID控制器，讨论了各环节参数变化对系统的影响。对控制器的数字化所带来的负面影响分析也给出了相应的对策。　　设计了气—磁混合支撑实验系统，并测量各种参数，包括：气体轴承刚度与阻尼；磁轴承力—位移系数、力—电流系数；混合支撑静刚度、负载特性及设定点特性；控制前及控制后转子回转精度。实验结果表明：误差补偿提高静压气体轴承回转精度及其刚度的方案是正确的，不仅大大提高了轴承的回转精度，而且有效地改善了系统的刚度与阻尼。