定日镜是塔式太阳能发电系统的重要组成部分。长年处于室外，所受荷载复杂，容易引起动力破坏，模态参数的准确识别是对其进行动力分析的前提；定日镜的造价占整个系统的60%以上，对其进行优化能带来巨大的经济效益。基于此，本文进行了如下研究：首先，利用ANSYS软件编制APDL语言建立定日镜的三维有限元模型，分析得到仰角为0°、30°、45°、60°和90°等五种工况下的前15阶模态，详细给出了固有频率，振型，振型参与系数，累积质量参与系数等，并结合风荷载及振型特点作了简要分析。其次，对定日镜上部结构及立柱分别进行上述五种工况下的模态测试，通过模态综合得到前四种工况的前六阶模态及第五种工况的前三阶模态。模态实测结果表明结构在不同工况下的阻尼均较小，最大为2.74%；与有限元结果对比发现，模态测试得到的振型均能通过有限元分析找到，两者所得到的频率最大相对误差为16.74%，两者结果基本吻合，验证了有限元模型的合理性。再次，对定日镜结构进行了自重及风荷载作用下的力学分析。结果表明：现有定日镜结构的风致响应（变形、应力）远小于设计容许值。存在很大的优化空间。最后，以定日镜平面和空间桁架的杆件尺寸为设计参数，以位移及应力为约束，采用均匀设计法对某定日镜进行风荷载作用下的近似优化，得到目标(位移、应力及用钢量)与参数之间的近似函数关系，并详细给出了不同条件下优化后推荐使用的杆件规格。结果表明：优化后的用钢量比现有结构节省13.8%。整个优化过程简单易行，优化结果可靠。该方法应用前景广阔。