单框架控制力矩陀螺（SGCMG）因机械结构简单、输出力矩大、响应速度快、运行寿命长等特点,被广泛地运用到航天器姿态控制系统中。其主要由框架伺服系统、高速转子和支撑平台组成,框架伺服系统的输出转速决定了SGCMG的输出力矩。然而在实际运行中,SGCMG框架伺服系统中存在多源干扰,很难达到预期的转速控制效果。因此,采用先进的控制策略、设计合理的控制器来补偿或抑制多源干扰对SGCMG框架伺服系统的影响具有明确的应用背景和重要的理论意义。本文以永磁同步电机直驱的SGCMG框架伺服系统为研究对象,研究结果与贡献如下:一、针对SGCMG框架伺服系统中存在的柔性支撑动态,分别设计了动态补偿器和回路补偿器。仿真和实验结果表明,两种控制器对柔性支撑动态导致的系统转速衰减振荡均有一定的补偿效果。相比之下,动态补偿器具有更强的鲁棒性,回路补偿器具有更高的补偿精度。二、针对SGCMG框架伺服系统中存在的外部谐波干扰,采用基于干扰观测的前馈补偿控制策略。在干扰观测器部分分别设计了谐波干扰观测器（HDOB）和基于陷波滤波器的谐波干扰观测器（NFHDOB）。仿真和实验结果表明,相比NFHDOB以及一般DOB,HDOB具有更高的干扰估计精度和更强的鲁棒性。并且,基于HDOB的前馈补偿方法具有更好的补偿效果和更强的鲁棒性。三、针对SGCMG框架伺服系统中同时存在柔性支撑动态和外部干扰,分别给出了基于回路补偿器和干扰观测器的复合速度控制器设计方法和基于滑模控制器和干扰观测器的复合速度控制器设计方法。基于回路补偿器的复合控制器在系统参数准确的情况下能够较好补偿多源干扰的影响,基于滑模控制的复合控制器具有更好的抗干扰性和鲁棒性。