寻北仪是利用陀螺仪测量地球自转角速率的水平分量来获取被测点的北向信息,同时利用加速度计测量基座的倾斜角度,经过解算得到寻北仪的参考轴与真北方向的夹角。寻北仪中存在着很多误差源,它们将直接影响寻北仪的寻北精度。其中转位机构产生的转位误差是误差源中较为重要的误差项,对寻北结果的影响较大。本论文根据以上的论述,在介绍了寻北仪的工作原理和寻北方案的基础上,详细的阐述了寻北仪转位机构的工作原理和寻北仪对转位系统的精度要求。通过对转位控制算法的比较分析,结合Altrea公司的EPF10K50RI240型FPGA芯片的控制优势,在传统的定位方法和工程应用的基础上,进一步赋予其智能化,集成化的新含义,使用ZSP5.208系列增量式光电编码器作为其位置检测电路,实现寻北仪转位系统对转位精度的要求。论文给出了转位控制系统的总体设计方案,由此分别阐述了转位控制系统的硬件电路设计和FPGA控制系统的软件实现。在硬件电路的设计中,对步进电机的驱动电路和转位系统的位置检测电路进行了分析论证。在FPGA控制系统的软件实现中,选用了模糊-PID控制算法对转位控制系统的定位精度进行控制;选用了升降频的控制算法对转位控制系统的平稳性进行控制,并通过串口通信电路实现和上位机的通信,实现整个转位系统的正常工作。各个模块采用的是自上而下的设计方法,并在EDA开发平台上,对其进行了综合、优化、布局布线、仿真验证等工作。本论文是依托与重庆市某科研单位的合作项目的需要,在完成了对寻北仪的整体设计后,对其进行了试验验证。寻北仪的转位精度测试,主要在大型双轴速率转台上进行标定,分别测试了寻北仪转位过程中的重复性和其在高低温试验环境下的工作性能,通过对试验数据进行分析,寻北仪的转位系统的重复性和高低温试验环境下的寻北精度都可以满足系统的精度要求。