飞轮作为星上调整卫星姿态的转动部件,其内部转子的动静不平衡以及轴承制造安装误差所引起的微振动会影响高分辨率光学遥感卫星载荷指向精度,降低成像质量。基于此种情况,在预研阶段对飞轮微振动所致影响程度进行建模与计算评估尤为重要。在以往的飞轮微振动建模分析过程中,通常直接将扰振实测数据加载到计算模型中得到扰振对成像质量的影响程度,但此过程将引入一系列建模误差,如由于飞轮扰振源理论建模、有限元模型的简化及边界条件等效所致误差等,使分析结果与实测结果之间存在较大偏差。分析表明,飞轮扰振源的理论建模误差,特别是飞轮与整星耦合特性引起的不可测量扰振源摇摆模态误差是影响分析准确性的的主要因素。为了提高分析精度,本文针对飞轮微振动与整星耦合特性展开深入研究,提出了一种基于数值分析方法的飞轮扰振与整星耦合特性参数补偿算法,可对飞轮在星上安装结构等效刚度和阻尼参数进行补偿。首先,对飞轮扰振源进行理论建模研究,分析了飞轮扰振与整星结构耦合的机理。依据飞轮转子、轴承安装误差等所表征的飞轮谐波特性以及飞轮柔性安装所激发的动力学特性,利用拉格朗日法对飞轮扰动特性及耦合机理进行建模分析。理论分析表明,飞轮安装等效刚度和阻尼决定着耦合特性,径向摇摆模态特性数据的特征频率和扰振幅值会随着安装刚度和阻尼的改变而改变。因此,在星上飞轮安装等效刚度和阻尼与专用测量平台安装等效刚度和阻尼不同的情况下,将专用测量平台所得扰振数据作为有限元模型输入会使分析结果产生一定误差。接着,提出飞轮微振动与整星耦合特性参数补偿的数值算法。该算法基于飞轮扰振源理论模型和整星传递函数理论模型,利用非线性规划方法构建了以飞轮安装等效刚度和阻尼参数为设计变量,以预估像移数据和实测像移数据误差均方根最小为优化目标的耦合特性参数补偿算法。该算法可对星上飞轮安装等效刚度和阻尼进行补偿。而后,对该算法的有效性进行了试验验证。为了得到高精度的飞轮扰振数据,采用Kistler微振动测量平台并搭载信号处理系统来采集某型号光学遥感卫星中飞轮所产生的扰振数据。为了得到高精度的单飞轮所致成像像移数据,设计并搭建了高仿真度卫星成像平台进行了单飞轮狭缝成像试验,以此获得飞轮所致成像像移数据。之后,利用试验所得数据和耦合特性参数补偿算法对该卫星飞轮安装等效刚度和阻尼进行补偿,并对比了参数补偿前后的预估成像像移数据。对比结果表明参数补偿后的像移数据点的预估精度较参数补偿前预估精度有明显提升,证明此参数补偿算法可行。最后,分析了飞轮微振动数值建模预估过程中测试数据背景噪声对试验结果的影响。针对耦合特性参数补偿后飞轮微振动数值建模预估过程中的背景噪声对预估像移影响的定量分析的问题,提出了一种基于蒙特卡罗模拟的背景噪声分析方法。利用该分析方法给出了背景噪声所致成像像移误差正态分布参数以及分布概率密度曲线拟合图,并对飞轮扰振数据和成像像移数据各自背景噪声所致误差灵敏度进行了分析。此分析方法可为飞轮微振动数值建模分析方法中背景噪声对成像像移的影响程度评估提供了一种可能,完善了飞轮扰振数值建模过程,可为飞轮微振动相关研究的背景噪声分析提供参考。