一种快速响应的磁悬浮控制力矩陀螺框架伺服控制系统，其主要包括磁悬浮控制力矩陀螺框架、框架伺服力矩电机、角位置传感器、ＤＳＰ数字控制装置，其中ＤＳＰ数字控制装置包括电流传感器、电流和角位置传感器的接口电路、框架伺服系统控制器和非线性微分跟踪器，非线性微分跟踪器计算出框架伺服系统的角速率与速率给定求差后送入框架伺服系统控制器，以提高框架伺服控制系统的速率精度。本发明通过引入非线性跟踪微分器，实现了对框架伺服系统角位置点对点的微分跟踪，避免了用角位置差分求取角速率信号过程中混入的随机噪声，提高了伺服控制系统速率环反馈中角速率信号的精度，加快了框架伺服系统的响应速度，节省了框架伺服系统角速度传感器的使用。