目前部分高校对于惯性导航的教学模式依然处于理论教学部分,开展的实验课程也仅仅停留在仿真阶段,缺少一台系统的实验教学设备。以高校实践教学为研究应用背景,设计一款将MEMS稳定平台应用于实验教学,同时又具有标定测试转台功能的仪器。本仪器集多个功能于一体,包括稳定平台、三轴位置转台、三轴速率转台、摇摆台,一机多用,相较于传统的测试标定转台具有体积小、成本低的优点。此设备一方面可以作为高校开展实践教学的试验仪器,辅助教师完成惯性技术相关课程以及嵌入式编程等相关实验;另一方面,也可满足中低精度MEMS惯性器件部分指标的标定需求。多功能集成有利于提升设备的性价比,特别是在实验教学中具有“一机多用”的优势。本文的主要内容为:首先,MEMS惯性测量单元是一种多传感器信息融合的非线性系统,易受外界噪声干扰导致输出姿态精度不高,针对此问题,文中分别对MEMS惯性器件进行姿态测量建模分析,找到系统的误差项,然后提出一种改进型的扩展卡尔曼滤波算法(EKF),使得MEMS惯性测量单元静态精度达到0.5°,动态精度达到1°。然后,针对仪器控制控制系统在运行过程中出现的系统超调问题,提出模糊自适应PID控制算法,通过分析数字舵机模型以及稳定平台系统模型,确定模糊自适应PID控制参数的论域值,通过Matlab仿真与动态稳定平台实验验证了模糊自适应PID控制算法的优越性,模糊PID控制算法相较于经典PID算法过度时间优化54%。本文介绍了仪器的系统总体设计方案、姿态信息融合算法设计、模糊PID控制算法实现以及整机的软硬件设计等内容。最后通过无磁转台对仪器整机进行了相关指标测试,验证仪器精度。