旋翼无人机等飞行器控制系统的研制对质量特性测量提出了高要求,而被测系统的柔性效应影响了传统测量的有效性。本文以某型号旋翼无人机质量特性测量为背景,从被测物体柔性与动态测量系统的耦合,以及重力变形带来的倾侧角约束出发,对考虑柔性效应的测量方法的问题开展研究,并以某型号旋翼无人机质量测量为背景,设计开发了质量特性一体化测量系统。主要研究内容如下:建立了考虑柔性耦合效应的转动惯量测量系统动力学,分析了柔性效应对转动惯量测量结果的影响机理。以简化系统为模型,建立了简化系统振动动力学模型,求解了简化系统的固有频率,并对等效动力学方程进行了求解。对转动惯量实际测量情况进行了分析,建立了转动惯量数据采集模型。结合等效动力学方程解的形式,提出了一种基于二分法的等效动力学解的求解算法,提高了计算效率与精度。结合转动惯量数据采集模型,对扭杆最优刚度系数的确定、光电门周期采集次数对测量精度的影响、光电门安装位置对测量精度的影响、初始扭转角度对测量精度的影响进行了特性分析,为质量特性参数测量系统的研制提供了参考。建立了考虑倾侧角约束的转动惯量测量模型,并对局部和全局最优测量角进行了研究。针对柔性度较大的待测物不能大角度倾侧测量的局限性(例如航天大角度倾侧时地面试验会失真),提出了角度约束条件下最优姿态测量方法。首先对考虑柔性效应的转动惯量单轴最优姿态进行了求解,利用惯性椭球法建立转动惯量和惯性积最优测量角方程,求解得到了单轴情况下待测物的转动惯量与惯性积,并利用Monte Carlo方法对最优姿态角度进行了算例仿真分析。然后对考虑柔性效应的惯量张量全局最优姿态进行了研究,利用全局寻优算法求解得到了待测物全局最优转动惯量与惯性积,并进行了算例仿真。设计了某型号旋翼无人机质量特性测量系统。对测量设备的工作原理以及数学模型进行了分析研究,确定了三点法称重的质量质心测量方案,以及扭摆法的转动惯量测量方案,并通过升降机构实现了测量方案一体化。对待测产品几何外形和技术指标进行分析,确定了系统硬件以及系统软件的总体设计方案,并对测量流程进行了优化设计。应用Solid Works完成了机械结构的设计,开发了质量特性参数测量系统软件,并对算法进行设计。实现了某型号旋翼无人机的准确测量。对质量特性参数测量系统的测量精度进行了分析评估与验证。对测量系统进行了误差分析,确保了设计方案的可行性。检验了测量系统功能与测量精度,最终验证了该质量特性参数测量系统符合设计要求,完成了某型号旋翼无人机质量特性参数测量。总体来说,本文完成了考虑柔性耦合效应的转动惯量系统建模与特性分析,并对考虑角度约束的惯量张量最优测量角进行了研究,为具有一定柔性待测物的质量特性参数测量提供了重要参考。