因此轉子飛輪受到的電磁轉矩僅與i_q 有關，而與i_d 無關。轉子飛輪在z 軸方向上受到的懸浮力為上、下電機磁場吸力之差，即

　　把F 在z=0，id=I_d0 處進行二維泰勒展開，取常數項和一次項得
　　F=k₁+k₂z+k₃i_dc　　（4）
　　其中k₁，k₂ 和k₃ 是由式（3）中的電機的電氣機械參數決定的。控制系統工作時，z 被控制在平衡位置0 附近，從而k_2z ≈ 0。由于轉矩與i_d 無關，因此可以通過調節i_d 中的小信號部分i_dc 用來控制飛輪的懸浮力F。在進行系統設計時，可以使飛輪轉子重量G_F ≈ k₁，從而轉子飛輪沿z 軸方向平動的動力學方程為

　　該傳遞函數有1 個極點位于s 平面的右半平面，系統不穩定，必須施加主動控制。采用LQR 方法設計的控制器。加入控制器后，系統的開環Bode 圖如圖3 中虛線所示。可見加入控制器后，系統是穩定的。