现代小卫星以其高性能、低风险、短周期、低投入等特点，已成为空间技术发展的一个重要方向。作为小卫星关键技术之一的星箭分离技术，是关系到小卫星成功发射、正常入轨的核心技术，对小卫星总体性能有着重要影响。但是传统分离技术应用在小卫星上，存在诸如分离冲击大、可靠性低、结构质量大等问题，且传统分离系统设计与分析方法也不完全适用于小卫星，因此对小卫星分离系统设计、分析及优化展开专门研究意义重大。论文对小卫星星箭分离技术面临的主要问题进行了研究，深入探讨了小卫星分离系统设计、动力学分析、地面试验与优化方法，形成了小卫星星箭分离系统一套比较完整的研究体系。论文的主要研究内容如下：（1）研究了小卫星星箭分离系统设计。针对目前小卫星分离系统存在的冲击大、可靠性低、同步性差等问题，提出了低冲击火工、热刀式、记忆合金式、QWKNUT式等四种解锁分离方案。低冲击火工方案可靠性高，配以缓冲减震，可以大幅度减少对星体的冲击；热刀式方案冲击很小，通过大比例杠杆机构设计、热刀双路冗余设计，使得分离可靠性、同步性大幅度提高；记忆合金式及QWKNUT式方案能多次重复测试，具有冲击小、质量小和体积紧凑的优点。针对上述方案采用的分离装置进一步深化研究，确定了四点对称布置的弹射分离方式，设计了满足弹射行程、分离姿态误差以及不失稳要求的压簧分离装置。最后给出了一套小卫星解锁分离装置预紧力的计算方法。（2）研究了小卫星分离系统动力学分析。在分析分离过程扰动因素的基础上，提出了面向星箭分离的瞬态扰动分析方法，较好地解决了目前小卫星（尤其是纳星）存在的分离动力学参数偏差较大的问题。该方法基于扰动因素的试验设计与统计分析，能够明显提高小卫星分离动力学的分析精度。并综合考虑分离弹簧、行程开关的力学特性以及星体偏心对分离运动的影响，建立了小卫星分离的精确动力学模型。结合运用ADAMS虚拟样机与MATLAB自编程序分析，对小卫星的分离动力学特性进行了探讨，揭示了主要扰动因素的影响规律，为优化分离系统和分离参数奠定了基础。（3）研究了小卫星分离系统试验技术。针对目前小卫星分离试验系统种类少、装置复杂、成本高且参数测量精度有限的问题，提出了一种成本低、适应性好、装置相对简单的“单摆式”小卫星分离试验系统，能够模拟小卫星空间分离的多种情形，并给出了详细的分离试验流程。为提高分离试验参数的测量精度，开展了单目和双目测量两种方案的比较研究并确定了最优方案，使试验效果明显提高。搭建了整个分离试验系统并编写了数据处理程序，开展了小卫星的多次非火工和火工解锁分离试验，充分测试了星箭分离系统的性能。最后试验结果与仿真结果进行了对比，验证了星箭分离系统性能的优劣及仿真分析的正确性。（4）研究了小卫星分离系统优化设计。为了弥补传统设计方法的不足，提出了基于多岛遗传算法的分离系统优化设计方法，并集成iSIGHT和ADAMS形成了相应设计优化平台。分别以分离系统质量和姿态角速度作为优化目标，在最小质量优化中，建立了系统质量优化数学模型，通过优化设计使压簧分离装置的质量降低了30.7%，充分发挥了分离装置的性能；在最小姿态角速度优化中，通过参数优化设计与配置，使分离角速度大大降低。为验证优化设计结果，开展了一系列验证试验，优化后分离速度相对误差控制在1%以内，角速度值相比经验值约降低了90%。传统高精度分离技术在小卫星上应用受到一定制约情况下，本文提出的优化方法获得了较好的应用效果，明显提高了分离参数设计精度。总之，论文围绕小卫星分离系统的设计、动力学分析、试验与优化方法进行了系统研究，并通过理论分析、仿真和试验验证了研究成果，相关成果在“天拓一号”卫星中得到了很好应用，对于提高小卫星分离系统设计水平有较大的意义。论文的研究工作可以为这一领域的技术研究和发展提供参考和技术支持。