随着航空航天技术的发展,对航天器姿态调节精度的要求越来越高。控制力矩陀螺作为航天器姿态控制系统的常用执行机构之一,对其输出力矩的速度和精度要求也越来越高。陀螺框架驱动系统作为控制力矩陀螺的重要组成部分,它的驱动性能直接影响着控制力矩陀螺的整体性能。课题结合具体项目,采用永磁同步电机和矢量控制方式,对陀螺框架驱动系统进行了设计和实现。课题首先介绍了控制力矩陀螺和控制力矩陀螺框架驱动系统的研究现状,以及控制力矩陀螺框架驱动系统的发展趋势。其次采用不同的方式推导了永磁同步电机的在不同坐标系下的数学模型及不同坐标系下的坐标变换关系,分析了简化的空间矢量脉宽调制算法的原理,对其具体实现过程进行了深入探讨,并在MATLAB/Simulink中仿真验证其原理和实现过程的正确性。在前的理论分析基础上,课题基于矢量控制及简化的空间矢量脉宽调制技术,采用PID控制,设计了陀螺框架驱动系统。并将设计的电流、速度、位置三闭环框架驱动系统在MATLAB/Simulink/Simpowersystem中进行了仿真验证。通过调节PID参数,仿真系统在仿真给出的条件下表现出良好的动静态特性。最后,选用相关半导体芯片,绘制了硬件原理图和PCB板,进行焊接调试,搭建了驱动系统的硬件平台。基于搭建的硬件平台,在CodeWarrior V8.3集成开发环境中,使用C语言对所设计的陀螺框架驱动系统进行软件编程实现,取得了良好的实际运行效果。