得益于微电子和微加工技术,MEMS陀螺仪作为一种新兴的角速度传感器,在当今社会的各个领域得到大量应用,但加工误差等带来的参数不确定和现场工作环境的干扰使得大多MEMS陀螺仪的精度处于中低水平。为了抑制各类参数不确定和外界干扰的影响,提高MEMS陀螺的检测精度,本课题主要研究了基于滑模控制策略的MEMS陀螺模态运动跟踪技术。首先,本文对MEMS陀螺仪的基本理论进行了介绍,包括哥氏加速度的理论推导,MEMS陀螺仪的常规操作模式和Park S操作模式,并给出了目前常用的矩阵形式和状态方程形式的两种无量纲化数学模型。同时介绍了自适应控制和滑模控制的基本原理,分析了这两种控制策略的优势,亦指出了滑模控制策略存在的两大问题:到达滑模面后控制信号的高频抖振和对不匹配干扰的敏感性。其次,针对抖振和不匹配干扰这两大问题,本文分别给出了详尽的分析论证。在降抖方面,介绍了目前常见的一些抖振抑制方法,着重分析了动态滑模方法、趋近律方法、慢时变干扰观测器和切换增益自适应方法等,指出不同降抖方法结合应用的必要性,进而提出一种合理的降抖策略:指数趋近律用以描述滑模趋近运动并降低系统状态到达滑模面的速度,慢时变干扰观测器(STV-DOB)用以实时估计外界干扰以大大降低切换增益。在此基础上,为克服常规滑模面渐近收敛的缺点,在用慢时变干扰观测器降抖的同时引入非奇异终端滑模控制器(NTSMC)实现陀螺模态运动的有限时间跟踪。仿真结果表明所提降抖策略的有效性。在不匹配干扰抑制方面,分析了几种经典的不匹配干扰抑制策略,指出传统的抑制策略需要牺牲部分标称控制性能,如超调量和调整时间等。为此提出一种新的抑制策略,主要包括:设计一种新的滑模面描述期望的滑模运动;利用基于辅助变量的非线性干扰观测器(NDOB)实现不匹配干扰的实时估计;最后在陀螺系统内进行一步速度补偿。改进的策略可在抑制不匹配干扰的同时实现降低控制抖振的目的。仿真结果与经典的H∞积分滑模(I-SMC)策略作对比,表明了干扰观测器在不匹配干扰抑制方面的优越性。最后,本文对MEMS陀螺的输入非线性效应进行研究讨论,以常见的扇区有界非线性输入为例,分别利用Popov超稳判据和Lyapunov稳定性理论设计自适应控制器实现了Z轴陀螺的零点校正和三轴陀螺的模态运动跟踪。仿真实验表明,所提自适应控制策略对扇区有界非线性输入有很好的抑制作用。