伴随着航天技术的快速发展,航天器控制技术的要求也越来越高。因此,气浮台实验系统这样一种低成本、高精度、可长时间工作且没有空间尺寸和重量限制的仿真手段备受重视。三轴气浮台通过气浮球轴承形成一层气膜,使气浮台台体悬浮起来,进而实现三个近似无摩擦的转动自由度,而实现对太空近似无摩擦环境的模拟。然而,由于气浮台结构的不规则,气浮台质心位置与转动球心往往不重合,导致气浮台存在着重力干扰力矩,也严重影响着气浮台的仿真精度。因此需要设计一套调整质心的系统,实现气浮台平衡调整。又由于气浮台存在着弹性变形,引起气浮台旋转时质心不断“漂移”。为提高气浮台的仿真精度,迫切需要分析气浮台结构变形引起质心变化的规律,提出相应消减变形干扰措施。因此,三轴气浮台的结构变形分析与调平衡技术研究的意义重大。首先,基于刚体动力学理论,建立了欧拉角描述下的三轴气浮台动力学模型,并进一步对气浮台的动力学特性展开仿真研究,对气浮台的能量转移与转化过程开展仿真研究。进而,研究了简化模型——复摆模型下的估算质心的方法与此方法的误差,提出了基于动力学模型的估算质心的方法。然后,结合弹性力学相关理论,建立了气浮台在不同姿态下弹性变形引起质心偏移的模型,并进一步提出弹性变形引起干扰力矩的模型,提出移动滑块来削减极限位置的补偿弹性变形干扰力矩的方法,提出通过弹性补偿装置来削减弹性变形干扰力矩的方法。其后,本文分析了三轴气浮台的工作原理和功能,在相应气浮台设计要求约束下,提出了气浮台系统构造的方案。基于该构造方案,本文提出一套三轴气浮台的硬件选型方案和软件开发框架,并使用Pro/E对三轴气浮台整体进行了三维建模,基于三维模型对气浮台质量特性进行了有效分析。最后,在三轴气浮台实验系统上进行了质量特性参数测量实验和调平衡实验,验证了调平衡算法的有效性。