我国当前航天技术发展迅猛，而航天器发射之前要经过地面仿真测试，气浮仿真试验装置能很好的模拟太空中微重力和微干扰的环境，因此气浮仿真试验装置在航天技术发展中有重要的地位。为此，本文对三自由度气浮仿真试验系统进行了研究。根据系统的指标要求，设计了系统的总体结构及各个子系统的结构。针对系统指标要求，各个相对运动部分之间采用无线方式进行通信，专门设计并制作了信号处理与控制电路板，并通过实际调试验证了方案的可行性。按照先部分后整体的原则，先对各个子系统分别进行了设计与验证及调试，然后对整个系统进行综合。系统有两套执行机构，分别是喷气系统和反作用飞轮，平动平台仅采用喷气系统进行控制，旋转平台由喷气系统和反作用飞轮复合控制。本文先对两套执行机构分别进行了控制系统设计及仿真。为了提高喷气系统的控制精度，对脉宽脉频（PWPF）调制方法进行了研究，对带PWPF调节器的喷气系统进行了控制器设计，并进行了仿真。针对旋转平台的复合控制对控制分配方法进行了讨论，并且仿真比较了几种典型分配方法。最后讨论了系统的实时性，设计了上位机和控制计算机软件的总体结构，并给出了调试结果。系统的控制部分主要有：上位机、控制计算机、信号处理与控电路板。其中上位机用于发送指令和显示位置信息；控制计算机采用Windows+RTX的方案实现实时控制；信号处理与控制电路板采用Verilog HDL编写了FPGA程序，完成传信号处理与控制任务。