三浮陀螺加速度计精度高、动态测量范围大,适用于各类抗干扰需求高的运载火箭、导弹,其往往与惯性导航平台系统相配合,作为测量载体加速度的核心工作仪表。目前,三浮陀螺加速度计正向着小型化目标发展,在不断减小重量、体积的基础上,同时提升控制精度、可靠度。由于目前对三浮陀螺加速度计的建模分析大都建立在内外框架间只有一个旋转自由度的基础上,未能良好的描述内框架组件即浮子组件的运动状态及其对整表精度的影响;其次在当前仪表的硬件电路设计中,各控制回路相对分散互不关联,未能有效实现数据的统一集中。因此,本文从工程实际角度出发,在对浮子进行六自由度建模分析的基础上进行线性化与解耦,对各回路设计了控制算法,并对相应的电路系统进行了小型一体化设计,最后对该一体化设计的仪表进行试验验证。1.对三浮陀螺加速度计的工作原理进行了描述,并介绍了磁悬浮原理以及仪表温度模型;以可六自由度运动的浮子以及包含浮子在内的外框架进行了建模分析,设定各自的坐标系,对两个研究对象的角速度、角动量、所受的外力、外力矩进行计算,分别列出浮子的动量守恒与角动量守恒方程,外框架的角动量守恒方程。2.设计了小型一体化的电路系统方案。对上述方程组进行线性化,在可实现静态解耦的基础上对各回路单独分析,分别提出相应的控制算法。分析实现小型化所受的限制与约束,分别从功能模块角度与空间分布角度设计小型一体化的方案,在不改变现有仪表结构的同时,将硬件电路集中到仪表内部与表头上方。3.根据电路系统的总体设计方案,分别实现了信号预处理电路、数字控制电路、功率输出电路以及电源电路,并对一体化的各回路进行了电磁兼容设计,减小各回路间的干扰;结合上述设计,对各回路硬件电路结合各自控制算法进行了仿真验证。合理设计一体化算法的控制周期、软件流程与通讯规则。4.在此基础上对各硬件电路板进行测试,并对一体化电路系统与仪表进行浮子的六自由度调整试验,以及对整表进行正倒置试验与六位置试验。试验结果表明,小型一体化电路系统性能良好,对浮子的调整与建模分析相符合,在未改变仪表结构的同时减小了电路系统的体积,增加了电路功能,最终整表精度与原方案相比保持相同水平。