随着探月工程“绕、落、回”三步走任务的完美成功,我国探月技术站在了世界前列。作为“十四五”期间我国深空探测领域两项攻关重点:探月工程四期和星际探测,其中越来越复杂的任务需求对外太空探测器的结构和功能提出了更高的目标,在低重力模拟实验环境下对探测器进行性能测试是保证任务完成的重要因素之一。本文针对针对摇臂—转向架式月球车构型的地面上低重力模拟,根据课题组提出的将传统悬吊法低重力模拟方法和磁悬浮技术相结合的方案,进行磁悬浮随动悬吊式低重力模拟系统的设计和研究。首先,进行磁悬浮随动悬吊式低重力模拟系统原理方案设计。针对月球车运动位姿变化特点,将磁悬浮随动悬吊式低重力模拟系统分为磁悬浮悬架宏动系统与同步重力补偿系统两部分,其中同步重力补偿系统通过Z向实时张紧与二维位置精准微动跟踪提供悬吊点的恒拉力;磁悬浮悬架宏动系统通过采用磁悬浮技术进行导向、悬浮,利用同步永磁直线电机技术进行驱动,实现大范围内的月球车位置跟随。其次,表征磁悬浮悬架宏动系统内部状态的运动规律。通过对磁悬浮悬架宏动系统整体受力分析,建立在传感器坐标下的磁悬浮悬架宏动系统的动力学模型,对磁悬浮悬架的悬浮和导向系统的组成单元,即单电磁铁悬浮系统进行线性化处理。建立以气隙-速度-电流为状态向量表征磁悬浮悬架宏动系统的状态方程,即系统的状态空间描述,利用拉氏变换获得在系统频域中输入和输出的关系。最后,对磁悬浮悬架宏动控制系统进行设计。建立单电磁铁悬浮PD闭环控制系统并在Simulink中进行仿真,验证控制器的有效性。针对多变量耦合系统的特点,引入基于相邻顺序同步误差的交叉耦合控制策略对系统进行设计,建立磁悬浮悬架宏动交叉耦合控制系统模型,并通过实参法对其闭环稳定性进行分析。