微机械陀螺随着MEMS技术的飞速发展而发展,具有高可靠性、高集成度、低成本等优点应用于通信、微流体、航空航天等领域。受工艺偏差、环境温度等影响导致陀螺谐振频率漂移,实现陀螺驱动模态和检测模态的频率匹配是提高陀螺检测精度和稳定性的关键。本文针对微机械电容式陀螺,开展陀螺模态匹配静电控制技术研究,完成闭环控制系统和自适应控制算法的设计开发。基于微机械电容式陀螺的基础理论,开展正交误差力来源分析和电容传感机制研究,完成陀螺模态匹配过程的理论推导,构建模态匹配闭环控制系统,搭建Simulink仿真模型对其进行验证。构建了带PI控制器的仿真模型,分析PI控制器参数、初始输入直流偏置电压和品质因数对模态匹配结构的作用规律,仿真结果表明模态匹配时两个模态频率差小于1Hz。根据PI控制仿真结果引进模糊控制策略,设计了模糊PI控制器、模糊控制器两种模态匹配自适应控制系统,对比了三种控制策略的优劣及其适用情况。通过优化模糊控制规则、模糊输入量的量化因子和模糊输出量的比例因子,可以提升陀螺系统响应速度和系统稳定性,实现模态匹配两个模态频率差小于1Hz时,响应时间相比PI控制,模糊PI控制减少了二分之一,模糊控制减少了五分之四。基于FPGA设计模态匹配控制器能够将陀螺经I/V转换后频率范围在1kHz～15kHz之间的输出信号进行解调,经控制器计算输出反馈信号给陀螺实现模态匹配,设计包括软件模块开发和硬件电路设计。通过模拟陀螺信号发生模块进行实验研究,采用模态匹配PI控制算法时模态匹配时频率误差控制在35Hz内,采用模态匹配模糊控制算法时模态匹配时频率误差控制在20Hz内,对比分析了两种控制算法的优劣及其提升空间。本文依据对微机械电容式陀螺的理论分析及仿真验证,设计了模态匹配控制器,可实现对陀螺两个模态的频率匹配,有助于提升陀螺的精度和稳定性。