本文以直升机飞控系统中陀螺地平仪的主要部件——二自由度陀螺仪为例,从实际使用和反复检修后再重新使用的角度出发,将二自由度陀螺仪的耦合和由于部分不确定的干扰引起的陀螺漂移问题作为主要的研究问题。首先推导了理想状态和存在质量偏心状态下二自由度陀螺仪的动力学方程;其次,对于陀螺的几何耦合问题提出了交叉耦合控制(CCC)的解耦控制方法。最后,针对二自由度陀螺仪动力学方程的耦合问题,应用前馈控制的原理,并将非线性微分跟踪器(TD)和交叉耦合控制结合对其进行控制,达到对其几何耦合和动力耦合进行解耦的目的。然而,理论分析和实际之间存在一定的差别,本文在分析基于TD的交叉耦合控制器对陀螺控制精度低的原因的基础上,增加扩张状态观测器(ESO)对不确定的扰动进行估计,得出了基于自抗扰控制(ADRC)的解耦器。与传统PID控制结合交叉耦合控制组成的基于PID解耦器的仿真结果进行比较,基于自抗扰控制(ADRC)的解耦器对二自由陀螺仪的控制精度大大提高,使运载体和相关系统的高精度和稳定性得以保证。