本文以陀螺飞轮机构为背景,针对陀螺飞轮机械加工,装配误差等因素引起的实际系统特性与理论推导模型存在较大差异的问题开展研究。通过理论建模分析、仿真分析和样机实验,给出了静、偶不平衡的辨识方法,以及动不平衡校正的方法来减少主要不理想因素引起的一倍频力矩对陀螺飞轮系统的影响。首先,介绍了陀螺飞轮的主要工作原理,分析了陀螺飞轮实验样机构存在的各中机械加工、装配等不理想因素,对于陀螺飞轮系统的寿命、测量精度、系统稳定性等有很大影响。然后,在理想模型基础之上,建立了陀螺飞轮的动不平衡欧拉动力学模型、陀螺飞轮十字万向节传动模型、转子动不平衡模型以及倾侧角度精确测量模型,并结合陀螺飞轮转子具有三个自由度这一特点给出了动不平衡转动张量矩阵定义。其次是陀螺飞轮各种机械不理想因素理论分析,包括驱动轴与内挠性轴不垂直、内外挠性轴不垂直、驱动轴扭杆系统不相交以及质心偏移引起的动不平衡。针对这些不理想因素对陀螺飞轮转子运动特性的影响问题,采用理论建模和SimMechancis模型仿真分析的方法,对由不理想因素引起干扰力矩对转子的影响进行了研究,包括力矩的频率特性、转子响应的频率特性。对利用动平衡的方法实现陀螺飞轮中的一倍频干扰力矩抑制进行了理论推导和仿真验证。再次研究了利用动平衡校正的方法实现对陀螺飞轮系统的一倍频抑制,包括陀螺飞轮的动不平衡响应特性,传感器的测量以及信号处理的方法,并基于此提出了陀螺飞轮的动不平衡校正思路,在传统的影响系数法的基础上引入最小二乘优化这一改进,使其可以通过增加试重点数来提高陀螺飞轮的动平衡辨识精度,以及方程解算的稳定性,可以有效提升一倍频抑制的效果,并通过陀螺飞轮的ADAMDS模型进行了仿真验证。最后是动静不平衡实验研究,针对陀螺飞轮的静、偶不平衡,基于陀螺飞轮轴承的振动和倾侧响应原理分析,分别对应横向振动一倍频和倾侧角度一倍频,实现了转子的静、偶不平衡校正,通过实验验证了可以通过动平衡的方法降低陀螺飞轮一倍频倾侧和轴承横向振动的结论。