电容式微机械加速度传感器是重要的惯性器件之一,具有体积小、成本低、功耗低等优点,在生产生活各个领域得到了广泛的应用。随着科学技术的发展,对微加速度计提出了越来越高的要求,稳定性成为制约加速度计性能的关键因素之一,包括结构耦合灵敏度、零点稳定性和系统的鲁棒性等。本文研究了加速度计非线性阻尼、结构支撑梁、静电力负刚度以及工艺误差等对传感器结构机械稳定性的影响。设计了一种基于PID反馈控制的闭环检测系统模型,并推导了传感器系统传输函数,对系统进行分析,并用MATLAB软件进行了仿真,重点研究了PID控制器对系统稳定性的影响及其补偿作用。结果表明该反馈控制系统可以有效的改善系统带宽和稳定裕度,减小系统输出延迟和阶跃响应时间,很好的调节系统阻尼特性。在此基础上提出了一种高稳定性差分电容式六梁加速度计结构。对该结构进行优化设计,使用有限元软件ANSYS进行了静态和模态仿真,并对该结构的机械稳定性进行了分析,结果表明X轴和Z轴的交叉耦合灵敏度分别只有0.042%和0.019%。为了实现与接口电路在系统级协同仿真,建立了敏感结构的电学模型。结合一种连续时间PID反馈闭环检测电路,对加工误差等对加速度计零点偏移的影响进行了模拟,并给出了一种电容补偿方案;对预载电压和PID控制器对系统稳定性的影响和参数选取进行了研究;在以往测试的基础上分析了温度对传感器系统零点稳定性影响,并提出了一种温度补偿方案。通过模拟分析,对高稳定性加速度传感器的设计具有重要的指导意义。