当今航天技术日新月异，航天器的功能也越来越复杂，气浮台是航天器进行地面仿真的重要手段。课题来源于在研项目六自由度气浮台，它能够提供三个平动自由度和三个转动自由度的仿真环境，课题针对Z向自由度进行重力补偿机构的设计与垂向运动控制方法的研究。首先分析了垂向压力补偿和运动控制的原理，结合气体热力学的相关内容对重力补偿装置建立驱动模型，然后针对模型中出现的待辨识参数提出了利用神经网络进行辨识的方法，并验证了这种方法的可行性。对系统的一些重要运动参数也进行了理论计算，验证满足设计方案。其次对气浮台的压力调节分为静态压力补偿与压力锁定两个环节进行研究。静态压力补偿阶段通过仿真验证了粗调与精调结合的方式可以补偿负载的静态重力并达到初始的平衡位置。压力锁定阶段分别提出了使用改进Smith预估控制器克服系统时滞环节对锁定的影响，并且通过仿真比较了普通的PID调节，Smith预估控制器与改进Smith预估控制器的跟踪效果。为提高控制系统鲁棒性，提出了使用灵敏度作为指标结合内模控制设计鲁棒控制器的方法，通过仿真比较了不同灵敏度下的鲁棒性表现。再次对气浮台垂向运动控制方案进行研究。针对执行机构是喷嘴，只能输出离散控制量的特点，本文提出了使用PWPF（脉宽脉频调制）的方式对控制器的连续信号进行调制的方法。位移控制分为长行程的时间最优控制以及微动时的高精度控制。对喷气过程造成负载质量逐渐减小的问题，提出了采用MIT方案对垂向位移进行自适应控制，并结合重复补偿控制提高位移微动控制的精度。最后对系统进行硬软件设计。硬件方面使用传感器，嵌入式工控机，无线模块等进行系统构建。软件方面选择了实时性高的RTX+Windows作为开发平台，编写了RTX环境下的PCI和串口驱动程序，使用UML对控制程序进行类的设计与描述，采用多线程提高并发度的方法提升控制程序的效率，使用C++Builder编写出上位机的界面。最后在台体上进行了重力补偿的测试验证。