微机电(MEMS)陀螺具有体积小、功耗低、成本低、可集成化等优点,可嵌入电子、信息与智能控制系统中,使得系统体积和成本大幅下降,整体性能显著提升,因此其在现代军事领域中具有广泛的应用前景。其中,微型半球谐振陀螺(μHRG)因其高对称性、高品质因数(Q)及较好的抗冲击能力等特点,获得了广泛的关注,并被认为是MEMS陀螺突破至导航级性能的关键技术之一。但目前已有的微型半球谐振陀螺在性能上仍然存在一些不足,因此对其测控技术的研究具有重大的意义。鉴于上述背景,本文对微型半球谐振陀螺的检测与控制系统进行了深入研究,设计出一种基于FPGA的双闭环测控系统,并给出了该系统的等效模型、仿真分析以及实验结果。首先,介绍微型半球谐振陀螺的工作模态和角速度检测原理,说明了刚度不对称、阻尼不对称产生的原因及其对系统造成的影响,并简单介绍了微型半球谐振陀螺的机械结构,尺寸以及工艺流程。其次,提出基于陀螺包络模型的双闭环系统分析方法。在驱动环路部分,通过推导出的包络模型,着重分析了计算驱动环路的稳定时间、过冲幅度以及过冲时间等时域参数;检测环路则基于陀螺包络模型对环路稳定性、带宽等进行了详细的分析,并完成了仿真验证。最后完成电路系统实现并进行实验验证。利用虚拟科氏力法对陀螺开闭环的幅频响应进行测试,系统工作带宽由开环时的0.128Hz扩展为3.4Hz。在±150°/s量程下,测得陀螺的标度因子为2.25mV/°/s,标度因子非线性度为0.081%。零偏稳定性和零偏不稳定性分别为62.3°/h和21.8°/h,角度随机游走为3.1°/√h。该实验结果表明,本文所设计的测控电路成功完成了微型半球谐振陀螺的功能验证,其性能参数达到了理论设计目标,为高性能微型半球谐振陀螺仪的研制提供了有力的技术支撑。