随着航天技术的不断发展,世界上的大国相继提出了各自的太空探索项目,这些项目需要航天器在太空中执行非常复杂的任务。由于航天器的发射和回收成本较高,需要在地面上完成航天项目的仿真测试。六自由度气浮台能够模拟航天器在太空中的姿态变化和变轨操作,广泛应用于交会对接、编队飞行等空间任务仿真。为了提高六自由度气浮台的工作性能,缩短仿真试验的准备时间,本文研究了垂向控制和质心调节系统,针对实际的项目需求,设计了气浮台定位系统。首先,分析了垂向自由度的实现原理,根据Z向气浮轴承的机械结构建立调压机构数学模型,利用遗传算法改进的BP神经网络辨识模型参数,结合垂向位移时的气膜阻力模型,建立气浮台垂向运动数学模型,并分析了被控对象的稳定性和可控性。其次,根据气浮台起浮阶段控制目标,设计了垂向控制系统,采用双阀分段PID控制方案,使用松鼠优化算法寻找最优参数,为了改善PID控制的动态特性,粗调阀回路采用了DMC+PID的复合控制器,针对超调量较大的问题,又使用模糊控制算法改进复合控制器,并进行了仿真验证。然后,为了缩短气浮台上平台的调平衡时间,设计了质心调节系统,推导质心偏移情况下上平台的运动学和动力学方程,使用容积卡尔曼滤波算法辨识上平台的质心偏移量,为提高算法的鲁棒性,利用强跟踪和自适应算法进行改进,并进行了仿真验证。最后,针对具体的项目要求,设计了气浮台定位系统,完成硬件选型,编写定位算法,设计人机交互界面,并进行了实物测试验证。