牛顿万有引力常数G是重要的物理学基本常数。现有的理论研究无法给出其真值,科学探索和工程应用中广泛使用的G值来源于实验测量。国际科技数据委员会(CODATA)在2010年公布的最新推荐G值为6.67384(80)×10-11m3kg-1s-2,相对不确定度为120ppm。该值的精度仅比两百多年前英国物理学家卡文迪许的实验结果提高不到两个数量级,因此G值的精度有待于进一步提高。此外,CODATA在2010年的报告中收录了国际上多个实验小组测量的11个G值,其中精度优于30ppm的有4个,但它们之中最大值与最小值的差别达到了300ppm,各测量结果在误差范围内相互不吻合是目前G值测量的最大问题。引起这一问题的主要原因是各实验小组采用的不同测量方法中存在着不同的系统误差,研究该类系统误差的一种有效方法是由同一实验小组采用两种不同的方法独立测量G值。实验室条件下高精度测量G值通常基于精密扭秤,本实验小组在过去的20多年内一直坚持使用扭秤周期法测量牛顿万有引力常数G,并取得了一系列成果,其中被CODATA收录过三个G值,分别为HUST-99、HUST-05、HUST-09。为探索不同测量方法中可能存在的系统误差,提高测量结果的可信度,我们一方面继续改进原有的扭秤周期法实验,另一方面进行了角加速度法测G实验。角加速度法测量万有引力常数G是一个复杂的科学实验,本文作者在博士学习期间参与了该实验,并分析解决了实验过程中与反馈控制相关的问题。本论文对角加速度法测G实验中的反馈控制问题进行了研究,具体包括以下内容：论文中分析角加速度法测G的原理,根据扭秤在旋转坐标系下的运动方程以及扭秤在多个吸引质量球构成的引力场中的引力力矩计算公式,建立G值测量的数学模型。提出本实验中的两个反馈控制要求：一是保持扭摆不扭转,二是吸引质量与扭摆的转速差恒定。根据实验的总设计目标(G值测量的不确定度25ppm)要求,分配误差,并计算出与控制环节相关的各参量的具体指标要求。讨论了扭丝的滞弹性效应传递给G值的系统误差；论文中介绍了实验装置中反馈控制系统的组装与测量的过程。该系统控制整个实验的流程,实时记录数据,并通过两个控制回路提供实验所必需的条件。采用嵌入式计算机作为控制器,高分辨率的光学角度编码器和准直仪作为测量元件,对实验室已有的RT600气浮轴承回转台和Huber440机械轴承回转台进行改进,组装了满足实验要求的双转台系统。在组装的过程中,通过调制实验分别测量系统中各模块的输入输出特性,建立其传递函数模型。此外,还测量了各模块的本底噪声。论文讨论了两个闭环控制回路中控制器的设计和改进过程。初期使用经典的PID算法,借助经验法整定控制参数,实验结果不满足要求。然后选用改进的混合PID算法,通过增益要求和稳定性要求得到参数的约束范围,最后加入控制回路中各环节的噪声(扰动),以被控量输出总噪声最小作为约束条件,数值仿真寻找较优的参数。通过闭环控制有效地降低了两个回转台的角加速度噪声,并且达到了实验的设计要求。论文总结了初步实验的结果。在闭环反馈控制条件下,重复8组实验测量的结果显示,引力角加速度信号测量的重复性达到100ppm,传递给G值的误差约100ppm。其中控制环节的关键参量,扭摆的偏转角已被抑制到7.3×10-7rad/(?)Hz (2mHz频率处)的水平,该结果传递给G值的不确定度为0.4ppm,优于实验设计中提出的2ppm目标,且达到了国际上最好水平。