基于MEMS技术研发的姿态传感器在军事、测绘、航空航天等领域广泛应用,为不同领域提供高精度姿态惯导数据。在不同工作温度下,姿态传感器检测数据稳定性及抗干扰能力强弱是其重要指标,因此姿态传感器在实际投入使用之前需要进行严格的测试标定。而温度补偿是姿态传感器测试标定中重要项目,对此本文主要针对实验室自研XGZT-Ⅲ型姿态传感器,设计并实现一套高精度高稳定性的温度补偿控制系统。系统以姿态传感器温度补偿中温度控制模块为主要研究对象,结合热传播学、黑体辐射等原理,分析被控对象的物理特性。并以大量实验数据为基础,利用“阶跃响应曲线法”求得系统的控制数学模型。首先升温系统采用石英灯加热方式控制,而石英灯加热过程中受热载体升温控制过程具有大滞后性的特点,主要表现为受热载体在温度上升过程中容易产生较大的延时响应,在温度控制中超调量过大是不理想的,因此为提升被控系统的响应时间,研究改进型PID控制算法,用于对温度控制的改造,从而确保温度控制系统的稳定性和快速性。其次在对大滞后控制系统进行算法仿真的基础上,结合硬件、软件和系统机械结构等研究设计姿态传感器温度补偿控制系统。使其达到补偿控制系统所需的性能指标。并对系统总体设计方案、系统工作原理以及补偿原理进行方案论证,同时对加热装置控制系统进行中间微分控制、大林控制、史密斯控制分析,比较不同控制优缺点。得到以大林控制算法为最优控制模型的温度控制系统。最后对系统采集得到的姿态传感器检测数据进行精确分析与建模,并对传感器温度补偿算法进行研究,采用拉依达准则,最小二乘估计等算法对姿态传感器进行标定补偿,使得传感器精度达到军工使用标准。根据本文的研究目的,本文详细阐述了对传感器温度补偿控制系统实现方案的可行性研究过程。经大量实验验证表明,通过本系统温度补偿后的姿态传感器其误差范围均小于±0.2mil,满足姿态传感器国军标标准。同时证明本文研究的姿态传感器温度补偿控制系统能够有效补偿该系列姿态传感器的检测精度,并且提高姿态传感器的测试效率。