随着大动态航天器、大动态战术性武器在航空航天、军事等领域的应用越来越多,惯性仪表处于高动态、高精度、高过载的环境下工作的情况也越来越多,其精度决定了惯性导航系统的精度,为了能够对惯性仪表有更加精准的建模和误差标定,研制高动态力学环境激励设备对惯性仪表进行测试成为当下迫切需求。高动态精密离心机能够模拟动态加速度、动态角速度等精准复合激励对惯性仪表进行动态性能评价,其技术特点为:大负载、高动态、宽频带,能够提供大角加速度、大角速度,在动态环境下能够对动态输入信号实现精准跟踪。本文对高动态精密离心机控制系统展开分析,阐述了高动态精密离心机控制系统的总体方案,包括系统的组成和元器件的选择。根据电机相关方程关系式通过矢量控制在旋转坐标系下分析了平衡方程后,建立高动态精密离心机的数学模型,推导出系统的状态空间方程。分析了电机力矩波动和摩擦干扰力矩对高动态精密离心机所造成的影响,对两种干扰进行理论分析和数学建模,通过力矩波动测试实验对理论推导进行了验证。为实现高动态精密离心机在动态环境下具有高精度的跟踪性能,本文采用了预测函数控制算法,优化了传统预测控制运算量大、工程上实现困难的问题,通过将输入控制量表示成一组基函数的形式,使其结构化,减少在线计算量,使得实际工程应用实现较高的控制精度的同时也能够满足实时系统的快速性的要求。设计了双环预测函数控制器,通过仿真验证了其动态性能的优越性。针对力矩波动干扰和摩擦力矩干扰,在预测函数控制器的基础上加入了扩张状态观测器观测扰动值并对其进行补偿,通过仿真验证了观测器能够较好的估计出扰动值;并验证了基于扩张状态观测器的预测函数控制系统对力矩波动干扰和基于Lu Gre摩擦模型的摩擦力干扰具有较好的抑制作用,减小了因摩擦干扰力矩产生的波形失真、速率过零处的形变。本文设计了DSP+FPGA运动控制板卡以满足实时快速系统中的高频实时采样,将控制算法在DSP芯片中实现,利用实验室现有设备搭建了实验平台,验证了该控制系统具有较好的动态跟踪特性。