动力调谐陀螺仪是用于制导、导航与定位的惯性级精密陀螺仪,广泛应用在导弹、飞机、舰艇、坦克、火炮等作战平台上。作为该类装备的重要组成部分,对其精度、体积、可靠性与环境适应性的要求越来越高。动力调谐陀螺仪的全数字化成为技术发展的必然趋势。本文围绕动力调谐陀螺仪的全数字化这个重要问题,对动力调谐陀螺仪的工作原理、动力学建模、数字化硬件平台的设计技术、双输入双输出机电装置的实验建模方法、数字再平衡回路解耦控制的Z域设计进行了较为深入的分析和研究。论文的研究工作包含以下几个部分:1.以陀螺动力学原理和运动学分析原理为理论工具,以实现控制系统数字化设计为目的,建立了动力调谐陀螺的各坐标系,明确了陀螺仪输入角、输出角和漂移角的物理含义;对转子坐标系和壳体坐标系间的运动学关系开展了详细分析;推导了动力调谐陀螺开环传递函数模型和再平衡回路的解耦控制模型。2.综合运用DSP技术、SVPWM变频驱动技术、数字控制技术设计实现了双DSP结构的数字动力调谐陀螺仪系统硬件平台。3.对多输入、多输出机电控制系统设计中的实验建模问题进行了研究。提出了使用dSPACE半实物仿真系统和Matlab系统辨识工具箱进行频率特性测试和模型精确辨识的数字化测试方法,从理论上推导了频响函数的最佳估计方程,从实际上分析了频率特性测试参数的选取原则,并给出了实验和分析结果。在此基础上,参考动力调谐陀螺仪的理论模型,对数字再平衡回路模型进行了辨识,得到了高精度的离散传递函数模型,为进一步开展再平衡回路的控制综合优化问题提供了基本条件。4.对采样控制系统的Z域分析技术和离散控制器综合的两种方法——仿真设计法和直接数字设计法进行了比较研究,分析了两种设计法各自的设计过程与应用条件。在此基础上,使用两种不同方法进行了数字再平衡回路的解耦控制算法设计,通过试验与仿真,对比了二者的设计效果,并得到了可用于实际系统的离散控制器。5.介绍了捷联用动力调谐陀螺仪的试验测试方法,编写了自动化测试程序;获得了论文设计的数字化动力调谐陀螺仪的实测技术指标,证明了论文研究和设计工作的有效性。