陀螺仪是惯性导航系统中的重要测量元件，它敏感运动物体相对于惯性空间的角运动。动力调谐陀螺仪是目前应用最广泛的陀螺之一。再平衡回路与动力调谐陀螺仪一起构成了寻北系统的角速度测量装置，因此对再平衡回路的研究具有十分重要的意义。随着寻北系统使用范围的扩大和性能要求的提高，模拟再平衡回路温度、非线性、后级数字采样误差大和调试不方便的缺点逐渐暴露。为了使再平衡回路具有更高的动静态品质指标、更好的抗干扰性、灵活的参数整定和数据采集方法，因此本文研究再平衡回路数字化。本文主要内容包括：1．从动力调谐陀螺仪的数学模型入手，研究陀螺仪的耦合情况，利用对角阵解耦法推导出控制、输出解耦阵。通过对模拟再平衡回路和数字再平衡回路的对比，建立了数字再平衡回路的数学模型。为了提高系统的动态响应特性，设计了数字最小拍控制器，并进行了MATLAB系统仿真验证。2．设计了基于NiosⅡ软核的高性能SOPC数字控制器，包括外围组件参数设定和Avalon总线转换IP，并在Cyclone系列FPGA上调试验证通过。3．结合数字再平衡回路的设计理论，根据动力调谐陀螺仪的力矩器进动特点和信号器信号的频带、动态范围、数据分辨率以及端面跳动干扰等约束条件，确定回路增益，设计了信号的放大、相敏解调、滤波、A／D和D／A电路。4．在硬件平台构架的基础上，设计了中断方式A／D采集数据程序和系统主程序流程，并调试通过。寻北实验试验表明：应用数字再平衡回路的寻北仪，其寻北精度已经达到中精度要求。