本文以航天器姿态控制用调速飞轮的驱动控制为背景，提出并以FPGA实现了一种基于8状态机的鉴频鉴相器(PFD)，和相位—电流双闭环控制系统，开发完成了调速飞轮驱动控制系统，实现了飞轮的高精度调速控制。首先，本文确定了包含飞轮电机、PFD及功率放大模块的飞轮锁相环控制系统结构。指出飞轮锁相环控制系统是具有饱和特性的非线性环节，当PFD保持在鉴相状态下时，系统可以简化为线性环节。并建立了简化的线性系统的传递函数模型，证明了在理想PFD条件下，非线性闭环控制系统的动态稳定性。然后，本文进行了驱动控制系统方案的设计。提出了一种利用计数器直接测量相位误差，并利用鉴频状态机扩展鉴相范围的PFD设计方案，相比传统的10状态PFD，该PFD具有更好的线性特性。同时设计了相位—电流双闭环控制系统，并通过仿真证明了双闭环控制系统可以实现更小的转矩波动和更高的转速控制精度。为进一步提升转速控制精度，对SPWM驱动方法进行了初步研究，提出了利用多个均布霍尔实现近似正弦波驱动以及利用位置估计实现更加精确的正弦波驱动的方法。其后，设计实现了以FPGA为控制器的驱动控制硬件电路，利用verilog语言编程实现了控制系统的PFD、双闭环控制器以及驱动逻辑控制器等模块，以MOSFET集成驱动模块为核心完成了逆变驱动电路实现。最后，根据所搭建的实验平台，对驱动控制系统进行了实验验证。实验证明，基于新型PFD的控制系统具有优秀的稳速控制性能，其稳速精度优于0.033%，正弦波驱动方法可以保证飞轮稳速精度优于0.017%，且二者均对200rpm/s的速度斜坡指令具有良好的跟踪性能。采用双闭环控制方法，可以有效控制电机输出转矩，对稳速和变速性能均有提升。