气浮台可作为一种在太空环境下模拟无摩擦情况下的运动设备,其可以在地面上为卫星及其他航天器提供一个近乎真实的运动环境,是地面全物理仿真实验中的一个不可或缺的组成部件。本课题中两个气浮台分别代表轨道器与上升器,通过设计及制造球碗-球面轴承,垂向运动机构,二级冷喷气推力器等系统,使得台体具备六自由度。本文首先确定采用欧拉角方式对姿态平台的运动状态进行描述,另外结合大地坐标系,轨道坐标系,本体坐标系,建立了气浮台体各子系统的数学模型(质心移动数学等式,位置平台与姿态平台各自的运动学及动力学模型,机电传动模型)。在Matlab/Simulink中编写配套程序,搭建相应模块,为后续实际物理系统装配与联调打好了基础。针对不平衡力矩补偿系统和冷喷气系统进行详细分析,采用不同备选控制方案构建相应的控制器,得到系统在各控制器下对应的仿真曲线,进而进行对比分析,选取最佳控制方案。除此之外,选用合适器件构建整体气浮台系统。工控机为控制器;双轴倾角传感器测量姿态平台运动状态;步进电机与直线模组为不平衡力矩补偿系统执行机构;无线传输模块将气浮台台上工控机与地面工控机相连接,进行台体位置及姿态信息等数据的交换。设计软件系统,编写控制程序进行地面全物理仿真测试实验。