高精度加速度计是卫星重力测量和空间引力波探测等的核心技术，基于电容传感和静电控制的静电加速度计具有六自由度同步测量、高精度等优点，已被成功应用于多颗重力测量和空间引力实验等卫星项目。空间静电加速度计以往都采用传统PID控制。为了提升空间静电加速度计的抗干扰能力、自适应性、可扩展性等性能，针对传统PID控制中多自由度耦合、非线性效应、超调振荡、如何优化带宽和低频特性等问题，本文将嵌入模型控制策略引入到空间静电加速度计系统，开展了基于嵌入模型控制的空间静电加速度计理论建模、控制器设计、系统集成与验证等研究，为下阶段面向不同工程型号需求的空间静电加速度计设计与应用奠定重要基础。主要的研究内容和成果如下：
　　针对传递函数模型难以描述加速度计耦合关系和处理初始状态的不足，开展了基于状态空间的静电加速度计的理论建模和系统分析。建立了静电加速度计组成单元和系统的状态空间模型，给出了静电加速度计同步测量的三个平动加速度和三个转动角加速度共六自由度之间的耦合关系，将敏感单元检验质量块的初始状态信息等引入到过渡过程解决超调问题。分析了静电加速度计的非线性效应，给出了二阶非线性效应的三项来源，评估了其对静电加速度计控制和分辨率等性能的影响。梳理并归纳了静电加速度计的不同扰动源特性，并针对潜在应用对象和实际工程环境建立了扰动项的控制特性。上述建模和分析为深入研究静电加速度并完善其控制技术奠定基础。
　　针对静电加速度计现有PID控制存在的超调振荡、如何优化带宽和低频特性等问题，设计了静电加速度计的嵌入模型控制器。系统分析了静电加速度计控制需求，将初始状态信息、耦合和非线性模型引入到控制器设计中，解决了传统PID控制中存在的初始时刻过大超调和振荡等问题。利用模型误差实现控制带宽和测量带宽分离，使得控制采样输出频率不再受滤波环节的约束，解决了传统PID控制中传感器输出滤波环节对控制带宽的限制。
　　在理论分析和控制设计基础上，开展了基于嵌入模型控制的静电加速度计系统集成与验证研究。完成了静电加速度计“高压悬浮”和“扭摆悬挂”两种测试方案的建模和分析，开展了基于嵌入模型控制设计的静电加速度计系统测试，在高压悬浮测试中，观测到静电加速度计的非线性效应，利用嵌入模型控制器实现了内部非线性校正，解决了传统PID控制下检验质量块在初始时刻难以起支、易于失控等问题。搭建了扭摆测试平台，重点评估了嵌入模型控制下静电加速度计的扰动水平，测试表明扰动水平在10?10m/s2/Hz1/2量级。针对静电加速度计的非线性影响，提出了两种测量和降低加速度计二阶非线性效应的方案，利用扭摆测试平台实验验证了二阶非线性项的测量和补偿方法，使二阶非线性系数降低了一个数量级。
　　本文提出并开展了基于嵌入模型控制的静电加速度计系统研究，证明了嵌入模型控制有效地解决了传统PID控制的几个局限性，极大地提升了静电加速度计的控制能力和工程应用范围，为后续面向具体工程应用环境和任务奠定坚实基础。