为了模拟嫦娥五号的上升器与着陆器在月面低重力环境下的分离过程,需要在地球重力环境下设计分离模拟试验台,模拟上升器的特性并对其进行重力补偿。本文完成了试验台的设计工作,研究了飞行器分离动力学和重力补偿技术。根据试验台的功能与性能要求,对比各种低重力模拟方式,选择悬挂式的重力补偿方案,满足瞬间分离过程对重力补偿的要求,设计了重力补偿装置以及承载该装置的网架结构。利用APDL建立网架结构的有限元模型,并进行了模态分析与静力学分析。设计了可调节式的五圆饼型和矩形块-圆饼型上升器模拟件,具有较高的模拟准确度。设计了倾斜台和二维移动平台,可以模拟不同着陆月面的情况,同时研究了倾斜台的运动特性。为验证试验台对分离试验的有效性,从理论上建立地面5自由度和月面6自由度的分离动力学模型,利用Simulink仿真模块分析两种模型的运动过程。建立地面环境与月面环境的ADAMS虚拟样机模型,验证理论模型的求解结果。建立多种倾斜角度的试验台仿真模型并进行动力学分析,研究倾斜台倾斜角度对分离过程的影响。为模拟月面的低重力环境,研究了重力补偿技术。根据重力补偿装置的工作过程,建立了悬挂式的重力补偿模型,并分析了开环系统的性能。利用对称根轨迹法及极点配置法,设计了直接输出反馈控制器,使得补偿系统形成闭环的恒拉力控制系统,提高了系统稳定性与快速响应性。研究了补偿系统的抗干扰性,分析了干扰对系统的影响。