星载二维转台是安装在卫星表面上，并承载光学探测设备的二维转动装置。当二维转台快速跟踪目标时，由于转动机构的惯量较大，而小卫星本身的转动惯量较小，可能对小卫星的姿态产生较大干扰，甚至导致卫星的失控。为了减小甚至消除二维转台对卫星姿态的干扰，必须在二维转台上安装平衡轮装置，用来抵消转台转动时产生的干扰力矩。平衡轮系统内部存在着许多干扰和噪声，如速率测量噪声和摩擦力矩干扰等，这些噪声和干扰会使平衡轮执行指令时产生误差，只有设计出合理的控制线路和控制算法，才能提高系统的整体性能。本文以“转台平衡轮控制系统”实际研发项目为背景，设计实现了一套转台平衡轮控制器，并对平衡轮控制系统进行了深入和系统的研究。本论文首先介绍了平衡轮控制系统的总体结构，建立了平衡轮动力学模型，并对平衡轮控制系统的两种基本控制模式（速率控制模式和力矩控制模式）分别进行了阐述。然后对平衡轮执行电机（无刷直流电机）的结构原理和控制策略进行了深入分析。并对高精度位置传感器旋转变压器为核心的测速系统进行了深入的探讨。文中重点阐述了平衡轮控制系统速度闭环电路的硬件实现，其中，以集成控制芯片MSK4310为核心构成平衡轮电机的驱动单元；以AD2S80、AD2S99为核心构成系统速度反馈调节电路；并以集成运放电路LM324为基础设计出速度误差的模拟电路PI控制器。最后，通过实验结果得出，该硬件系统符合任务要求。