微纳卫星凭借其固有观测频度高、研制成本低、研制周期短、应用灵活等特点,近几年来得到了快速发展。因卫星活动的特殊性,在技术研发过程中,必须要在地面进行核心关键技术的仿真与验证,其中三轴气浮台是遥感卫星地面仿真的核心关键设备,气浮台的研制使用能大幅度提高技术成熟度,缩短卫星研制周期。由于卫星在太空中处于微重力、微阻尼环境,除万有引力外基本不受其他外力,所以在地面模拟卫星的运动必须消除重力、磁场力及其他附加因素如环境温度的影响,如果不平衡力矩过大,将会影响卫星姿态仿真的效果和后续的成像实验等。所以如何减小三轴气浮平台不平衡力矩,已成为研制三轴气浮台自动调平衡系统的关键问题。本课题主要研究三轴气浮台自动调平衡控制系统和自动调平衡算法设计与实现。本文首先使用欧拉角的描述方法构建了三轴气浮平台的动力学和运动学模型,并进行了针对性的分析、简化。在此基础上设计了气浮台重力不平衡力矩的自动调平衡方案,系统分为质心测算系统和调平衡执行系统,阐述了质心位置在线辨识的方法,包括复摆模型和最小二乘法。随着调节精度的提高,其他干扰力矩对气浮台的影响开始变大,本文针对几种常见的干扰力矩的形成原因、定量分析和补偿措施进行研究。对基于动力学模型的最小二乘质心辨识方法进行可行性分析。其次,针对现有算法在气浮台不平衡力矩调节过程中精度较低、调节速度慢的问题,设计了萤火虫优化BP神经网络PID控制算法加以优化改进,对自动调平衡过程进行实时控制。制定了粗调加精调的两步调平衡策略,阐明了PID控制器、BP神经网络和萤火虫优化算法的原理及参数模型设计,运用萤火虫算法改进了BP神经网络所存在的局部最小值和收敛速度慢的问题,通过建模仿真实验验证了两级优化算法能够起到很好的控自动调平衡控制效果。最后研制了气浮台控制系统。搭建过程包括硬件电子学设备选型、控制系统搭建、控制系统软件开发、上下位机通信链路搭建和调平衡算法编程实现。将基于VxWorks操作系统开发的包括控制算法在内的软件程序,录入台上嵌入式计算机,由嵌入式系统实现自动调平衡控制。最终在此平台上完成气浮台控制系统联调实验和自动调平衡实验,实验结果表明可在600s内完成台体的自动调平衡,三轴质心偏移量减少至10^-6量级以下,验证了本课题气浮台自动调平衡系统与算法的有效性。