在航空航天及军工领域,同步自整角机是一种高精度的仪器,广泛应用在伺服系统中,用于传递角位移信息。其正常使用离不开高精度的性能测试。然而,目前对同步自整角机测试系统的研究尚未完善,本文立足于航空航天企业的实际需求,以提高测试效率和精度为目标,对同步自整角机的高精度自动化测试系统及相关理论进行了深入研究,论文的主要工作如下:首先,设计了一套同步自整角机自动测试系统。为了实现同步自整角机角度信号的实时检测以及角度值的实时处理、统计和分析,本文提出了一种软硬件架构,包括下位机测试平台和上位机用户交互软件。在下位机部分,由于同步自整角机的角度信号是以三相模拟电压的形式存在,本文设计了基于电子Ⅱ型伺服控制回路的轴角转换解算电路,实现了数字角度的实时转换与解算;由于同步自整角机需要高精度、高稳定的激励电压,本文设计了基于DDS数字合成频率技术的激励电源模块,输出电压误差小于±0.1%,稳定度小于0.1%的指标。在上位机部分,为了实现测试信息的采集、处理、显示及测试流程的自动化,本文采用虚拟仪器技术设计了基于生产者/消费者架构的用户交互软件系统。本系统经国防科工第一计量测试研究中心认证,系统的最大绝对误差≤±0.08°,满足使用需求。其次,分析了系统误差的来源,从硬件方面入手减小了误差。通过对测量原理及实验数据的分析,确定了系统误差主要来自正余弦信号幅值失配、相位不正交、存在谐波、相对激励存在相移等因素。针对以上因素,本文分别设计了电压调整电路、有源二阶巴特沃斯低通滤波及移相电路、相位超前/滞后校正电路,从而进一步优化了测试系统,提高了测试精度。最后,本文从误差补偿角度入手,结合相关误差补偿算法及系统误差的特点给出了进一步提高测试精度措施。在分析了基于最小二乘拟合的误差补偿方法、查表误差修正法、BP神经网络补偿算法后,提出了基于随机森林的误差补偿算法,并通过实验进行了验证。结果表明引入该补偿算法后系统最大绝对误差控制在±0.0053°以内,有效提升了系统测试精度。