随着航天技术的不断发展,具备敏捷姿态机动能力的微小卫星越来越受到人们的重视,其快速的姿态机动以及伴随而来的大角度机动均对卫星的姿控系统提出了较高的要求;而为了保证航天器姿控系统的可靠性,通过气浮台对其进行地面实验是行之有效且必不可少的手段。文章针对具备敏捷姿态机动能力的微小卫星这一研究对象,应用多种执行机构为其设计了能够实现敏捷姿态机动的控制算法;同时根据微小卫星的特点,设计并制造了可在地面进行微小卫星敏捷姿控实验的三轴气浮实验平台;并在验证了该实验平台的实验能力后,通过文章中所设计的控制算法,在该实验平台上实现了三轴上的敏捷姿态机动控制。首先,文章根据“卫星在特定轨道对地面定点进行持续观察”这一任务背景求得了实现对地面特定区域持续观察所需要达到的指标,以飞轮为执行机构搭建了基于传统PD控制的卫星姿态敏捷控制方案。在对该方案进行仿真分析后,针对其存在的不足,利用冷气推力系统与飞轮系统设计了卫星姿态敏捷控制的复合控制策略,并通过仿真验证了它的控制效果。其次,针对微小卫星这一对象,本文自主设计研制了可以用于地面敏捷姿态控制仿真的三轴气浮实验平台。该平台以飞轮系统和冷气推力系统为执行机构,选择了光纤陀螺仪和倾角传感器作为姿态敏感器,并从运动范围,整体刚度,以及重心等方面对总体布局进行了优化。同时,为了保证实验的精度,本文为该实验平台设计了三轴自动重心调整装置,该装置能够保证实验过程中重心始终与旋转中心保持一致。最后,文章为自主研制的实验平台设计并进行了实验以验证其功能,并通过该实验平台对文中设计的控制算法进行了全实物仿真,验证了算法的控制效果与可靠性。