在当今中国,深空探测技术的发展在不断的深入,会有越来越多的航天器被送入太空或送入星球,航天器也会从以姿态较少的卫星为主转向各种灵活的便于实现诸多功能的登录或作业机器为主。在这之中如果能有一套模拟机构在陆地上通过模拟外太空的重力环境来评价航天器的动力学性能显得尤为重要。通常的做法是使用一套低重力模拟装置来模拟低重力环境。而吊索式低重力模拟器由于不限制航天器大小,模拟时间任意,可满足动态性能等优点可以胜任测试航天器动态性能的任务。在整个吊索式低重力模拟器中,吊索是与航天器直接相连的,它直接提供竖直方向的拉力,它在竖直方向的跟随显得尤为重要。本课题依托于航天院所项目,旨在为整个低重力模拟系统提供一套既能提供恒拉力,又能抵消航天器竖直方向移动的一套系统。与航天器相连的吊索部分是由力矩电机直接驱动的。这样对电机的控制显得尤为重要。本论文对于控制器设计方面解决的问题主要有两个方面:其一是系统的建模,能否运用物理学等效建立起与实际系统相近并且方便进行控制器设计的模型是至关重要的,对于系统中钢丝绳部件,分别采用了刚性等效,弹性等效,微元等效法建立模型来近似实际系统;其二是控制器设计,在模型建立的基础上,进行控制器设计,由于该控制器会在嵌入式系统中实现,所以对于控制器设计的要求是阶数尽量低并且满足给定指标要求。本论文采用频域法针对模型二和模型三进行控制并使其能满足给定指标。在工程实现方面,传统的控制器实现方案是工控机加板卡。这种实现方案由于用户界面良好,实时性好,开发方便等优点一直很受工程领域的青睐。但它也存在一些缺陷。包括程序后门造成的保密性方面的考量,系统体积过大,不便移动,可扩展性受控于板卡种类等。本课题将做出一套全新的嵌入式控制器,该控制器采用强大的处理芯片,从而使其具有强大的运算能力与运算速度;板子构造采用子板插底板的方式,不同PCB电路板之间功能耦合做到最低,利于板子的扩展。此外,该项目板将加入多种输入输出接口,包括CAN,AD/DA,数字IO,profibus,以太网,串口等接口,这样就保证了该控制板的通用性。