当今世界,科技发展日新月异。随着美国阿波罗登月计划,以及我国的嫦娥登月计划的实施,各国对太空资源的竞争越演越烈。在此大环境下,各种复杂的航天任务对航天器的品质提出了更高的要求,这更加突出了全物理仿真系统的重要性。本文主要针对气浮台全物理仿真系统垂向运动进行了探讨研究。首先分析了气浮台垂向运动采用气压控制方法的特点以及技术难点,结合项目实际控制环境,将整个控制过程分为位移控制和压力跟踪两大步骤,简要介绍了两步走的控制流程。然后针对控制系统最重要的控制部件——比例阀和控制腔进行了力学和空气动力学分析,建立了详细的系统模型。其次对位移控制进行了研究。结合气浮台垂向运动实际特性,对垂向运动的快速性和超调提出了更高了控制要求。为了解决快速性和低超调之间的矛盾关系,设计了基于复合非线性反馈控制的位移控制器,对复合非线性反馈控制各项参数作用进行了探讨。采用了自抗扰控制器中的扩张状态观测器观测系统扰动,通过仿真,验证了扩张状态观测器和复合非线性反馈控制相结合的优越性。然后针对气压跟踪进行了研究。分析了气压跟踪控制时,系统是一个非线性多干扰的控制系统,提出了采用滑动模态变结构控制的方法,详细分析了滑模控制完全鲁棒性的原因,针对不同趋近律进行了对比分析。针对滑模控制突出的缺陷——抖振进行了分析,提出了解决方案,进行了算法的仿真验证。最后针对气浮台垂向运动控制系统进行了硬件和软件的设计。硬件主要由工控机、传感器、信号采集卡、执行机构和无线传输组成。软件主要采用嵌入式实时操作系统作为开发平台,提高了系统处理的实时性,并设计了用户界面,方便直观的观测控制流程反馈的信息。实际工程测试表明设计的控制系统达到预期的控制要求。