控制力矩陀螺框架的转速、定位特性直接影响了陀螺力矩输出的精度,因而框架伺服控制技术的研究具有重要意义,论文从以下三方面展开了研究。首先,论文介绍了框架伺服系统和自抗扰控制器相关的研究和应用现状。针对高精度角速度控制、角位置定向的目标,一方面对无刷直流电机数学模型及运行特性进行详细分析,另一方面提出了基于改进自抗扰控制器与磁定向矢量合成算法、位置环-速度环-电流环三闭环架构的框架伺服系统闭环控制方案,阐述了磁定向矢量合成算法原理及实现方法,设计了无刷直流电机的一阶改进自抗扰控制器,仿真实验结果表明闭环控制方案的控制精度高,抗扰能力强。随后,论文展开对伺服系统的硬件设计工作。针对高精度测速需求,详细介绍了基于双通道旋转变压器的高精度测速技术,包括双通道旋转变压器工作原理、解算电路和解算算法设计,根据低速测速特点使用多周期后向差分算法、卡尔曼滤波算法对低速测速进行改进。另外,论文完成了基于DSP和FPGA的微控制器系统设计、基于DRV8312的集成功放电路设计和相电流采样电路设计。最后,论文搭建实验平台,设计了基于Lab Windows/CVI的上位机监控软件,对框架伺服系统的角速度控制性能、角位置定向性能和角加速度动态性能进行测试,测试结果表明论文设计的框架伺服系统性能优良,达到了预期的设计要求和目标。