陀螺仪是决定惯性导航系统精度的关键因素之一，其功能是将飞机、火箭、航母等载体的角速度、角位移等运动参数转换为可以检测的电流信号输出。近几十年来以挠性陀螺仪为代表的机电陀螺仪技术发展迅速，其中提高陀螺仪系统的整体性能对解决惯性导航系统精度低且随时间增加而降低这一问题具有重要的意义，并成为陀螺仪技术研究的热点。本文以提高陀螺仪系统整体性能为目的，以挠性陀螺仪为研究对象，对陀螺仪精确建模、性能分析、再平衡回路设计展开了研究。1、提高陀螺仪系统整体性能的首要问题是获得陀螺仪精确参数模型。本文提出了陀螺仪参数模型辨识总体方案，以实现陀螺仪精确建模，并为陀螺仪表头性能分析和再平衡回路参数设计提供依据。分析挠性陀螺仪的动力学模型以确定模型阶数，设计伪随机多谐波信号作为辨识实验的激励信号，研究随机模型建模方法选用ARX模型进行陀螺仪参数建模。采用模型残差互相关分析法验证模型的有效性，实验结果表明模型拟合度达到95.3%。在辨识模型的基础上分析陀螺仪表头的性能，并通过对比实验和厂家提供的参数验证陀螺仪性能分析结果的准确性和可靠性。2、针对再平衡回路控制器参数不明这一问题，提出了基于精确辨识模型的再平衡回路设计方法。研究了陀螺仪控制解耦理论，推算出解耦矩阵，依据辨识结果设计回路解耦电路参数，并对解耦电路进行优化设计。针对系统性能设计指标，对回路的校正网络进行仿真设计，结果表明校正网络改善系统性能效果显著。3、依据系统的各项性能指标，设计了陀螺仪性能测试的整体方案，测试实验主要包括：随机漂移测试、标度因数及线性度测试、阈值测试、分辨率测试、零位电压测试等。实验结果表明设计的再平衡回路满足系统各项性能指标，达到设计要求。