随着航天技术的发展,人类对于太空的探索越来越深入。我国目前正在进行的“嫦娥工程”也快接近尾声了,未来的行星探测任务将越来越多,由于外太空的环境极其复杂,不同的行星其表面以微重力为主的环境各不相同,因此在地面进行微重力环境的模拟显得尤为重要。目前我国对于星球车这类低速水平运动的重力补偿装置研究较多,而对于探测器舱段分离这种竖直高速运动的模拟研究很少。为此,本文针对模拟月球微重力环境下舱段分离的主动悬吊式重力补偿装置进行控制方法方面的研究,分析了影响恒拉力系统控制性能的因素,并通过设计控制算法来抑制其影响,提高系统的控制精度和响应速度,最后进行了仿真和实验验证。针对主动悬吊式重力补偿装置,本文建立了恒拉力系统的数学模型,分析了系统的摩擦、时滞、参数变化以及缓冲弹簧的谐振这类非线性因素对于恒拉力系统控制性能的影响。引入PID控制作为参照建立了系统的静、动态平衡过程,仿真分析了非线性因素在恒拉力系统受到外界强位置干扰时对系统抗干扰能力和随动响应速度的影响。采用Smith预估补偿抑制系统时滞环节;考虑到系统时变参数导致的模型不精确,采用模糊PID控制器代替PID控制器从而组成了模糊自校正Smith控制系统,提高了系统的动态性能;另外引入干扰观测器进一步提高了系统的抗干扰能力。仿真分析表明基于干扰观测器的模糊自校正Smith控制能在保证系统控制精度的前提下使系统具有足够的快速性。对于恒拉力系统中缓冲弹簧的刚度对系统的影响,仿真确定了其最佳刚度值。为了验证新的控制方法与缓冲弹簧刚度值选择的效果,利用重力补偿装置进行了实验分析。通过平行对照实验的分析,表明基于干扰观测器的模糊自校正Smith控制相比PID控制确实能够显著提升恒拉力系统的抗干扰能力和响应速度,并且通过实验确定了缓冲弹簧刚度的最佳值。