硅微陀螺仪是随着微电子机械系统(MEMS)的快速发展而兴起的一类新型MEMS惯性传感器，由于具有独特的优点而被广泛关注，并取得了巨大的发展。受到加工工艺限制，相比传统陀螺仪，硅微陀螺仪精度较低，主要应用在中低精度领域。为了满足相对高精度领域的应用需求，提升硅微陀螺仪的性能已成为业界的主要努力方向之一。　　本文以提高硅微陀螺仪的性能为目的，对驱动频率与谐振频率一致性、驱动幅值稳定性、正交误差校正系统、闭环检测与控制系统和温度补偿等进行了深入的研究和分析，以FPGA为核心研制了硅微陀螺仪闭环检测与正交误差校正系统，并进行了相关的试验验证。论文的主要工作和创新点如下:　　(1)驱动模态闭环控制系统设计与分析　　分析了硅微陀螺仪驱动模态闭环控制的必要性，分别采用锁相环(PLL)和自动增益控制(AGC)跟踪驱动模态谐振频率和稳定驱动振动幅值。构建了频率PLL控制和幅度AGC控制的系统模型，分析了控制系统的性能，仿真验证了PLL算法对谐振频率的跟踪特性和AGC算法控制幅值的动态特性。设计实现了频率幅值双闭环控制系统，进行了频率跟踪和幅值控制试验，验证了方案的正确性和实用性。　　(2)正交误差校正系统设计与分析　　分析了正交误差的产生原因，阐述了在结构上增加校正电极校正正交误差的原理，提出通过正交误差形成和控制校正刚度以抑制耦合刚度的方法。构建了正交误差闭环控制模型，分析了闭环系统性能。进行了正交误差校正系统仿真，结果表明该系统能够有效抵消耦合刚度，抑制哥氏输出信号中的正交分量。正交误差校正试验表明，检测输出中的正交分量得到有效抑制，零偏输出幅值大幅度减小。　　(3)闭环检测控制系统设计与分析　　基于开环检测原理，构建了系统模型，分析了开环检测的性能指标。对比开环检测，分析了闭环检测的必要性，阐述了在结构上增加力反馈电极抑制检测振动的原理，提出通过哥氏信号形成和控制反馈力抑制哥氏力，从而平衡检测模态哥氏输出的闭环控制方法。分析了闭环检测模型的静态和动态性能并进行了仿真，结果表明在量程范围内闭环系统工作正常，性能良好。试验表明，相对于开环检测，闭环检测有效地抑制了同相误差分量，改善了标度因数的线性度、对称性和阈值、分辨率等性能指标。　　(4)系统软硬件设计与实现　　基于硅微陀螺仪的控制原理，设计实现了硬件电路。以FPGA为系统核心和信号处理平台，实现了解调、滤波和控制等软件算法。分析比较了乘法解调、最小均方误差解调和傅里叶分解三种解调算法。采用改进的最小均方误差解调算法，减小了输入信号中直流分量对解调结果的影响，该方法具有自适应特性，解调精度高，易于实现。　　(5)温度补偿和系统试验　　针对温度变化对硅微陀螺仪性能参数的影响，进行了驱动模态谐振频率和交流驱动电压幅值的温度特性测试，确定采用与温度线性关系较好的谐振频率作为温度补偿基准;根据标度因数和零偏的温度变化规律，采用分段补偿算法进行温度补偿。测试表明，补偿之后在-40℃～60℃全温范围内标度因数和零偏温度性能显著提高，标度因数温度系数由254.06 ppm/℃减小到9.11 ppm/℃，零偏温度系数由50.4(°/h)/℃减小到7.2(°/h)/℃，全温零偏稳定性由1808.3°/h减小到98°/h。同时其常温零偏稳定性为8°/h，其他性能指标也得到一定程度的改善。