在空间任务中,航天器在轨服务技术的地位在逐步提高,对于航天器组合体协同控制的研究也越来越多。而在任务之前,与之相关的航天设备都必须在一定条件下进行测试,其中最关键的因素就是失重。气浮仿真实验平台由于其成本较低、扰动小与实验时间长等特点,可以有效检验在航天器上运行的控制策略的效果,成为模拟航天器空间中交会对接、姿态控制与在轨捕获等技术的重要手段。本文主要研究气浮台实验中3自由度的模拟星体的运动控制问题,包括单个模拟星体与组合模拟星体两种情形,且对于组合模拟星体考虑单星控制与协同控制两种控制模式。首先,对气浮台的基本环境信息以及模拟星体设备的硬件组成做了简单介绍。在分析了模拟星体的实际运动特性后,定义了惯性坐标系与固连于模拟星体的体坐标系。通过对单个模拟星体进行受力分析,建立了体坐标系下的等效力学模型,并在此基础上分别推导出单个模拟星体和组合模拟星体在惯性坐标系下的动力学模型。接着,根据现有的实验运动控制系统,分析并设计了软件框架部分,以及在该框架下的一些基础模块。通过分析模拟星体运动的总体过程,设计了导航模块。根据模拟星体动力学模型,采用并设计了数字PID控制器。在等效力学模型的基础上,分别设计了单个模拟星体和组合模拟星体的推力分配策略。最后,列举了气浮台研究中部分典型的运动形式,包括定点飞行以及直线、圆和扇形轨迹的跟踪。对于单个模拟星体,实现了以上运动的仿真与实验,良好的信号跟踪性能与抗干扰性能验证了控制模块的设计满足基本要求;对于组合模拟星体,由于现有资源限制,只在软件中实现了以上运动的仿真,良好的响应速度与精准度验证了组合方式选取与推力分配策略的正确性。此外,协同控制较好的控制效果与较低的能源消耗也验证了其理论的实际意义。