随着我国航天技术的发展,空间飞行器的交会对接相关技术的发展迫在眉睫。在空间飞行器的交会对接技术研究过程中,为验证控制系统方案设计的正确性,提高飞行器在轨运行的可靠性,减少飞行器失控的风险,对系统进行半物理仿真试验很有必要。飞行器所在太空环境有两大特点:失重和真空,而地面仿真试验设备处于重力加速度作用下,因此考虑在半物理仿真系统中引入气浮台。气浮台依靠压缩空气在气浮轴承和轴承座之间的间隙形成气膜,使气浮台悬浮,抵消了重力影响的同时实现了近似无摩擦的相对运动条件,以模拟飞行器在外层空间所受干扰力矩极小的力学环境。作为飞行器控制系统物理仿真的核心部件,气浮试验台能够模拟飞行器在轨失重条件下的姿态运动,是在地面条件下研究空间飞行器姿态动力学和控制系统的理想平台。本文对气浮实验台进行了设计与控制方法研究,主要工作如下:首先,建立了气浮台的姿态动力学模型,给出了台体转动惯量的测量方法。其次,针对四自由度气浮平台进行控制系统建模、分析和仿真,并以气浮台单通道的平动为例对控制算法效果进行了验证。针对三自由度气浮平台,以控制力矩陀螺为执行器研究其控制效果。仿真结果表明,所设计的控制系统满足对接试验要求。最后,针对空间飞行器交会对接地面仿真试验系统,完成了目标星相关的结构设计工作,气浮台气路和部分结构的设计工作。