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姿态模拟器主要用于惯导测试和半实物仿真测试，应用于半实物仿真测试的姿态模拟器被称作仿真转台。目前，在飞行器领域的姿态仿真实验中，转台用来模拟飞行器的飞行姿态，主要有俯仰姿态、横滚姿态、偏航姿态。在实验室条件下转台可以复现飞行器在空中的各种姿态，对飞行器的控制系统、传感器件的性能加一测试，为成功的实际飞行提供实验数据和技术指标。同样，姿态检测问题也是自平衡机器人研究中必须要解决的问题，平衡姿态的检测最为重要。在此，我们将模拟转台技术应用到两轮自平衡机器人姿态检测试验中，为两轮自平衡机器人姿态检测问题的研究提供物理平台。 本文作者参与设计了基于自平衡机器人的小型姿态模拟器系统，主要对系统的机械结构、控制系统、控制算法进行了研究，并用该系统对MEMS陀螺仪的滤波算法进行了测试，取得了以下研究成果: 第一:基于自平衡机器人的小型姿态模拟器: 本文搭建了小型姿态模拟器的物理系统。针对国内外小型姿态模拟器研究的现状，以及两轮自平衡机器人、独轮自平衡机器人的工作原理，参与设计了小型姿态模拟器的物理平台，包括小型姿态模拟器的机械结构，电气系统，控制系统。该系统主要有一个水平移动平台和一个两轴转台组成，两轴转台部分可以模拟自平衡机器人的俯仰姿态和偏航姿态，水平移动平台模拟机器人的水平移动，两者运动的叠加可以模拟机器人运动中的姿态变化。本文的小型姿态模拟器系统为进一步学习和研究自平衡机器人的姿态检测问题提供了良好的实验仿真平台。 第二:小型姿态模拟器系统的控制方法: 姿态模拟器有三个自由度，每个自由度的运动控制是相互独立的，可以分别对其进行控制算法研究。系统属于典型的机电系统，其驱动元件是步进电机。因此，文中主要对步进电机的控制算法进行了研究。本文首先提出了非线性PD控制器。采用非线性函数fal（e，α，(e)）对电机转过的角度差Δθ和角速度△(θ)进行非线性处理，仿真结果显示，在参数趋同的情况下，非线性PD控制器要优于线性PD的控制器。考虑步进电机是典型的非线性、参数时变系统，本文设计了模糊自适应PI控制器，步进电机转过的角度θ和角速度(θ)为控制器模糊控制量，在仿真环境下，设计启动复位实验和脉冲扰动的实验，仿真结果显示，模糊自适应PI控制器对步进电机的控制是有效的，且鲁棒性好。 第三:基于姿态模拟器的Kalman滤波算法研究: 自平衡机器人要想保持自身平衡和运动，必须具有良好的感知系统。目前，机器人的姿态检测系统大多采用惯性信息测量装置IMU，在IMU系统中MEMS陀螺仪是主要的姿态测量元件，但MEMS陀螺仪的精度较低，因此需要对MEMS陀螺仪的输出信号进行滤波处理。本文设计了一种具有强跟踪渐消因子的Sage-Husa自适应Kalman滤波方法，以小型姿态模拟器为测试平台，分别在姿态模拟器俯仰轴静止和匀速运动时采集陀螺仪数据，并对两种状态的数据进行离线仿真实验，实验结果表明，本文采用的滤波算法对陀螺仪漂移数据模型参数的变化不敏感，精度高，鲁棒性好。