论文从发展皮卫星(重量小于1Kg)的要求出发,根据皮卫星的特点,提出采用三轴微飞轮作为皮卫星姿态稳定和机动控制的执行机构,提高卫星功率密度、减轻卫星的质量、减小卫星的体积并降低发射成本。本文论述了皮卫星的应用价值以及微小卫星姿态控制的发展现状,阐明了该课题研究的重大意义。介绍了一种反作用轮式三轴姿态控制执行机构的优点以及系统的组成。由于皮卫星重量和体积的限制,该系统中微飞轮电机采用无位置传感器平面双转子结构,本文在对已有的三轴微飞轮结构进一步优化改进的基础上,搭建了基于DSP 与PC 的测试系统,对三轴微飞轮系统进行了测试,同时还进行了太空环境适应性研究,为三轴微飞轮系统进一步分析研究提供了良好的实验基础。测量了微飞轮的阶跃响应特性曲线,根据不同转速范围内阶跃响应曲线,分段建立起飞轮的数学模型,从而降低了系统的控制误差。为了验证三轴微飞轮的调姿性能,设计了三轴姿态控制实验演示系统。在该系统中,选用DSP 作为系统的微处理器,通过数字罗盘HMR3000 作为姿态位置传感器,构成系统姿态角度反馈;测量微电机的反电势检测飞轮转速,构成系统速度反馈;采用不完全积分PID 控制算法初步实现了姿态控制的演示实验。