光纤陀螺仪具有全固态、精度高、启动快、可靠性高以及价格低等优良性能,受到国内外高度重视,不管是在国防军事领域,还是在工业民用领域,光纤陀螺仪都取得广泛的应用,并且有取代前几代陀螺仪的趋势。光纤环是光纤陀螺仪中的敏感元器件,其应力分布的均匀性对光纤陀螺仪精度有很大影响,张力控制是光纤缠绕过程中的一个关键技术,张力控制系统的控制效果直接影响光纤环应力分布的均匀性,进而决定了光纤陀螺仪的精度。鉴于光纤绕环机张力控制系统的高精度控制需求,结合压电陶瓷以及交流伺服电机分辨率高,动态响应快的特点,文中提出一种光纤张力控制方法,利用电机转速关系,实现光纤张力的粗调;利用压电陶瓷微动平台的输出位移,实现光纤张力的精调。详细分析比较了各种张力控制执行元件的优缺点,基于压电陶瓷和交流伺服电机的光纤张力控制方案具有响应速度快、控制精度高等优点,能够保证光纤绕环机工作进程中的张力控制。设计了光纤张力控制系统的整体结构,主要包括收放纤轮模块、张力检测模块以及压电陶瓷执行模块。根据光纤张力控制的规律,设计了模糊PID控制器,并利用试验法建立控制系统数学模型,进行仿真。仿真结果表明,模糊PID光纤张力控制器,具有调节时间短、超调适中等优点,能够满足光纤绕制中的张力控制要求。在此基础上,进行控制软件的编写,设计了友好的人机交互平台。最后,在搭建光纤张力控制实验装置的基础上,对所设计的光纤张力控制系统进行了实验研究,分析比较了所设计的控制算法的性能优劣。实验结果表明,PID控制算法的超调较大,大约为50%,而基于安排过渡过程的PID控制算法以及模糊控制算法在超调上,明显优于经典PID控制算法,大约为10%到20%,同时,模糊PID控制算法在调节时间上更胜一筹。在控制精度方面,通过电机转速调节,张力控制精度可以达到0.5g,引入压电陶瓷微动平台精密调节后,张力控制精度可提高到0.3g。加入压电陶瓷微动平台的模糊PID控制算法适用于所设计的光纤张力控制系统。