磁悬浮技术具有无摩擦、无磨损、无需润滑以及寿命长等一系列优点,在能源、交通、航空航天、机械工业和生命科学等高科技领域具有广泛的应用背景。控制器是磁悬浮系统中的重要环节,其性能与系统的稳定性及各项技术指标有着密切关系。控制器应如何设计才能使系统稳定地工作并达到预期的性能指标是研究磁悬浮系统必须解决的问题。而控制器的核心是控制算法及其实现。对单自由度磁悬浮系统进行研究是研究主动磁悬浮技术的一个有效方法,它是多自由度磁悬浮装置的简化与去耦,在研究各种控制器算法,运用新技术方面具有重要的作用,可以为较复杂系统的设计与调试提供硬件和软件的准备。为了研究一种磁悬浮控制系统快速开发方法和设计一个方便研究复杂控制算法的平台,本文基于MATLAB的快速控制原型开发方法设计了单自由度磁悬浮球系统。本文对单自由度磁悬浮球系统进行分析后,建立其数学模型,确定控制器方案并设计了PID控制器。以快速控制原型技术为基础,提出了基于MATLAB/RTW的快速控制原型开发平台,并在此平台上搭建磁悬浮球实时控制系统,完成了磁悬浮球快速控制原型开发。进而在快速控制原型上尝试了变参数PID和滑模变结构复杂控制器算法仿真及实现。经实验仿真分析发现,变参数PID控制器不论是上升时间和超调量,还是调节时间都明显优于传统PID控制器;变结构控制器与控制对象的参数及外界扰动无关,具有快速响应、抗干扰等优点使系统具有较好的动态性和很强的鲁棒性。本文验证了基于MATLAB的快速控制原型开发方法能有效应用在磁悬浮控制系统开发上,并且设计出的单自由度磁悬浮控制系统能为磁悬浮控制算法的分析和研究提供很好的平台。