单框架控制力矩陀螺(SGCMG)是我国进行外层空间探索的关键技术，由于它输出力矩范围大，控制精度高，经常应用于大型机动卫星以及空间站的姿态调整中。 本文以单框架控制力矩陀螺为背景，对其转子驱动系统进行了研究，包括系统特性分析、控制系统的工程化设计和仿真、控制系统的工程实现以及摩擦补偿等，并在实际原理样机调试中得到了验证。 论文首先综述了国内外控制力矩陀螺的发展和应用状况，分析单框架控制力矩陀螺的特点，给出SGCMG转子驱动系统的结构。其次简要分析影响系统特性的因素。对SGCMG框架速率控制系统影响最大的摩擦力矩展开研究，理论推导了带有测速反馈的简单闭环控制系统的摩擦力矩对系统性能的影响，对克服摩擦力矩的方法进行了研究通过分析控制性能的要求，确定带有电流环、电压环的双环控制方案。通过对电流环、电压环的性能进行研究，应用工程化的频域设计方法设计电流环和电压环，给出电压环数字PID控制的改进方案，并且对双环控制进行仿真。 论文最后叙述了SGCMG转子驱动系统的硬件实现方案，并给出工程上调试的结果。