地球重力场研究历来是大地测量学领域的核心任务之一,而目前测量精度最高的的GOCE卫星,有望使地球重力场的研究取得更大突破。作为GOCE卫星的核心技术之一,无拖曳控制技术显得愈发重要。作为无拖曳控制的执行机构,电推力器的控制精度直接决定了测量的准确性。本文对作为我国将来重力场测量卫星备选主推力器的会切场推力器(HEMPT)在无拖曳控制系统中的控制特性进行了重点研究。本文首先通过PID方法设计了位移模式下的无拖曳控制器,经过计算,该控制器在预估阻力系数、参考质量与卫星本体的位移差、速度差等性能方面有良好的表现,在应对卫星运行时的突发情况时表现出很强的稳定性。在此基础上,对HEMPT应于于无拖曳卫星的可行性进行了初步探讨,包括推力范围、推力分辨率迟滞时间等特性,计算结果显示,会切场推力器的推力可以满足使用需求。针对无拖曳所需要的推力范围,经过实验测定了HEMPT的性能,分别针对小功率、高效率、高精度三种特性设计了三种不同的调节路径。计算结果显示,低功率模式在高流量低电压的工况区域,高效率模式横跨高电压低流量与中电压中高流量两个工况区域,但这两条路径都避不开大电流模式的振荡;综合路径处于高电压中流量工况范围,在低频振荡范围内,噪声较小,可以有较为精确的瞬时推力。由于会切场推力器的推力分辨率在μN级别,无法通过三丝摆测量得到,因此本文证实了通过双探针测量结果计算推力的可行性,并与典型工况的测量结果进行了对比。根据这个方法测得了部分综合路径工况的推力分辨率,发现与理论计算值极为相似,并用理论值加以代替并反馈给无拖曳控制系统。结果显示,低于工程要求的分辨率会使控制器性能更精确。最后,通过实验测定了实际的HEMPT的具体噪声功率谱与迟滞时间。实验结果显示,HEMPT流量增大与电压增大都会使推力的波动增加,但是电压对推力波动随所造成的影响比流量要大,根据此计算出的噪声功率谱数值上低于工程上给定的1.5mN/√Hz指标。迟滞时间的大小与电压调节的大小有关,在1ms~2ms的量级上,调节流量的话迟滞时间约为1s。将此结果反馈给无拖曳控制系统后,发现开环控制的推力不精确与流量调节的慢响应会对控制系统的精确性产生非常不利的作用。