姿态控制系统是空间站的重要组成部分,其性能直接决定了空间站在轨运行的各种技术指标能否实现。本文以我国空间站工程为背景,针对大角度姿态控制任务的地面验证,开展了姿态机动路径规划、全数字仿真以及半实物仿真方案设计等工作,主要研究成果如下:研究了基于变锥角构型控制力矩陀螺的姿态机动路径规划。建立了变锥角五棱锥构型的控制力矩陀螺模型;基于Gauss伪谱法对姿态路径规划问题进行了求解;研究了五棱锥锥角与初始框架角对姿态机动任务完成时间的影响,并通过算例进行了验证。结果表明,通过优化锥角与初始框架角,大大降低了姿态机动任务的完成时间。建立了空间站高精度姿态机动全数字仿真系统,验证了规划结果的可行性。提出了姿态控制仿真系统的功能与性能指标,定义了执行机构的工作模式;建立了基于RT-LAB仿真平台的实时仿真系统;通过仿真算例验证了执行机构不同工作模式的可行性;基于机动路径规划结果,研究了太阳帆板的对日定向运动、陀螺误差以及测量误差对规划结果的影响。提出了空间站姿态机动半实物仿真系统总体方案。介绍了系统的组成、功能及工作流程,完成了接口设计;提出了各硬件设备的性能指标;依据提出的性能指标,对半实物仿真系统的组成部件进行了设计或选型;完成了对动量轮部件的测试,并对测试结果进行了分析。