惯性导航系统是唯一具有实时性、连续性、隐蔽性、不受外界干扰、无时间和地点限制、以及运动感知能力的自主式导航系统,是现代导弹和航天飞行器的关键信息源之一。陀螺仪作为惯性导航系统的关键性元器件,其性能指标直接决定了整个惯性导航系统的跟踪性能以及定位精度,需对其进行严格的测试、标定和误差评估,从而保证其稳定性和可靠性,而高精度和高动态特性的三轴角振动台是用来对惯性导航元件进行精度标定的设备,以提高陀螺仪等惯性导航元件的精度。本文以三轴角振动台的高精度、高动态特性为出发点,对三轴角振动台的机械系统、静态性能与动态性能、误差系统、伺服控制系统以及电控系统进行设计与研究,最后通过实验验证了其性能指标。本文首先以三轴角振动台的性能设计指标为出发点,对三轴角振动台机械系统进行设计研究,完成了三轴角振动台参数化建模,搭建其虚拟样机模型。然后基于三轴角振动台虚拟样机模型,对其进行静态特性分析与动态特性分析,对性能分析结果进行评估,确保三轴角振动台在实际工作过程中满足强度刚度与固有频率的要求,实现了高动态特性要求。再基于三轴角振动台高精度要求,建立了三轴角振动台末端工作误差与各项误差源之间的数学模型,利用多元函数微分法建立了各项误差源关于末端工作误差的灵敏度与灵敏度系数关系,定量分析了各项误差源对于末端工作误差的影响程度,并根据精度要求控制各项误差源的许用值。然后以无框直流力矩电机伺服系统为研究对象,建立了电机的数学控制模型。对于校正之前的伺服控制系统,在相位裕度、调整时间以及超调量等性能指标上无法满足要求,因此需采用校正环节去调节伺服系统的性能指标。对于伺服控制系统,采用速度环超前校正环节、位置环滞后校正环节以及前馈控制环节设计方案,提高了控制系统的动态性能以及工作带宽。在伺服控制系统满足性能指标的前提下,控制系统还需满足一定的实时采样和通讯性能要求,因此采用纯软件控制方式与RTX实时操作系统,提高了系统的抗干扰能力、各种补偿措施的可行性与系统运行的可靠性等因素,完成了三轴角振动台整体电控系统的搭建。最后基于三轴角振动台机械系统与控制系统,通过实验对其性能指标的验证,主要对动态性能、角位置误差、频率分辨率以及垂直度误差等指标进行测试,均满足设计要求指标,且具有一定的余量,保证了三轴角振动台的性能指标要求。