随着空间光学载荷大口径、高分辨率的发展趋势,空间微振动对其成像质量的抑制作用日益凸显,因此需要大量的地面试验对空间光学载荷在微振动环境下的成像效果进行试验,振源是一个公认的难点。在调研和分析了空间微振动特性以及大量微振动在轨和地面测试数据后,拟研制一款能够复现空间微振动特点的模拟器,能够作为光学载荷地面试验的微振动振源。首先,利用动力学理论建立了模拟器的数学模型,并利用虚功原理和牛顿-欧拉方程推导了系统固有频率解析式。根据航天五院和日本宇宙事业开发集团的在轨微振动测试数据确定了模拟器的设计指标,并与国内外相似的设备指标进行对比,使设计指标具备合理性、可行性、先进性,能覆盖在轨微振动的需求。依据系统模型和设计指标进行了构型优化,在保证轴向刚度的同时求解了模拟器的最优构型参数和最大轴向刚度,为后续结构设计提供了依据。其次,根据构型优化提供的设计参数,对微振动模拟器进行了结构设计和仿真分析,通过对上平台组件、单轴激励器(包含弹簧片的设计,电机选型和整个激励器的结构布局)进行优化,使每一个部件都能满足设计指标,并对整机进行了有限元分析,仿真结果显示整机第六阶基频3.4Hz,第七阶基频356Hz,满足带宽要求。依据设计指标中的承载能力对悬吊系统进行了设计,考虑到微振动试验时的各种需求,进行了针对性的设计,保证了悬吊系统的重力卸载功能、调平功能、频率要求和强度要求。然后,开展了控制策略的研究,提出一种基于传递函数的闭环迭代控制算法并进行了验证,通过仿真检验了该算法对设计的空间微振动模拟器的控制精度最大误差仅1.54%,并且求解了模拟器在选定音圈电机驱动力下的工作能力满足设计指标。完成了控制系统的硬件设备选型,确保其能适应微振动模拟器的控制需求,并在倍福公司开发的Twincat软件系统中基于PLC语言进行了控制算法的代码编写和控制界面的搭建,能够满足微振动试验时各种工况的控制要求。最后,对单轴激励器进行了性能测试,确保了其能对提出的设计指标进行覆盖,达到整机装配的要求。对整机进行了5-320Hz频段的微振动测试,包含一些极限工况的测试,对于控制误差超过允许范围的频率测试,采用两种方法进行了解决:一是进行一到两次的迭代,在低频段时该方法被证明有效;二是高频段时(255Hz、320Hz)采用多次迭代仍然无法减小控制误差,通过考虑相位差,重新测定标定矩阵,利用更新过的传递函数进行控制,解决了问题,使误差满足要求。试验结果表明设计的空间微振动模拟器满足设计指标。