磁悬浮飞轮采用磁悬浮技术支撑飞轮的转子,是一种新型的姿态控制执行机构。磁悬浮支撑是一种无接触的支承方式,具有定子和转子之间没有摩擦,不需要进行润滑,采用数字控制方式可以实现主动控制等特点。由于具有上述特点使得磁悬浮飞轮具有控制精度高、使用寿命长、运行功耗低等优势,是空间技术发展的重要方向。本文以磁悬浮飞轮的高速转子为研究对象,以提高空间用磁悬浮飞轮的控制精度为研究目标,深入研究了其典型干扰源的振动机理和振动抑制方法,主要完成了以下几方面的工作。基于磁悬浮飞轮系统的系统组成,重点考虑对主动振动设计影响显著的环节,建立了理想状态下磁悬浮飞轮的控制系统模型。上重点考虑转子不平衡、传感器不对中(Sensor Runout,SR)等主要干扰源,最终得到主要用于主动振动抑制研究的控制系统模型。以实际的工程应用为目标,设计了基于分散PID和低通滤波器的一种简单可靠的悬浮控制方法,实现了系统的稳定悬浮。针对磁悬浮飞轮系统的转子不平衡干扰和SR干扰,基于公式推导和仿真分析发现:转子不平衡是系统动力学环节产生的干扰,不仅通过控制器产生电流刚度力,还通过磁轴承本身产生位移刚度力,干扰形式以同频振动为主;而SR干扰则通过影响位移传感器的输出引入同频或倍频干扰;两者产生振动机理和振动的存在形式并不相同,单一的控制方法对于飞轮转子控制精度的提升有限。针对磁悬浮飞轮转子不平衡干扰和SR干扰各自的特点,提出了一种复合控制方法:基于广义的陷波方法抑制主要由转子不平衡干扰产生的同频振动,基于重复控制方法抑制主要由SR干扰产生的倍频振动。重复控制器采用插入式结构,保留原系统指令信号的快速通路,两种控制方法在设计过程中相互独立,降低了控制系统的设计难度。在转子不平衡和SR干扰的共同作用下,仿真验证了其应用于磁悬浮飞轮转子高精度控制的有效性。基于一套DSP+FPGA构架的磁悬浮飞轮控制器,开展了磁悬浮飞轮主动振动控制实验以验证控制方法的有效性。实验结果表明:采用所设计的主动振动抑制方法,磁悬浮飞轮转子位移信号和控制电流信号中原本显著的同频成分和五倍成分的幅值明显下降,磁悬浮飞轮的运行精度显著提升。