随着飞行器制造技术的进步,飞行器发展趋势向轻量化与大功率化发展,并且对电能的需求逐渐增加。起动/发电集成技术省去了起动装置,一定程度上减小飞行器体积,并为飞行器提供较大功率的电源支持,保证飞行器供电安全。本文以中小功率飞行器上的起动/发电系统为研究对象,对起动/发电系统中起发一体机、起动工况与发电工况的控制策略、起动/发电切换过程的动态特性以及起发一体机参数变化对控制性能的影响等问题进行了研究。根据永磁同步起发一体机的运行原理和飞行器起动/发电系统的技术指标,分析起发一体机设计过程中最低发电转速下输出电压要求,转矩性能以及弱磁性能等关键问题,得到起发一体机电磁设计的难点与矛盾性。利用二维有限元计算,研究不同转子结构对起发一体机的电感性能影响,寻找此工况下最优的转子结构。提出一种起发一体机设计方法,该设计方法能较好平衡起动工况和发电工况的矛盾,通过二维有限元计算对所设计的20k W起发一体机进行仿真计算,分析其发电性能和电动性能。利用矢量控制算法,对电动工况下的最大转矩电流比（MTPA）控制策略和发电工况下的稳压弱磁控制策略进行设计。利用相关仿真软件,对起发一体机起动工况和发电工况的控制特性进行仿真分析,验证所设计的起发一体机与控制策略的准确性。搭建起动/发电系统的实验平台,验证永磁同步机作中小功率飞行器起发一体机的可行性。针对起动/发电系统的集成问题,提出双通道结构和单通道结构两种集成电路,并对单通道电路的起动/发电切换瞬态过程中起发一体机和功率变换器的运行状态进行分析,并对切换特性进行仿真,结果表明双通道电路效果较好,但单通道电路体积较小,成本较低。针对单通道系统切换过程中输出电压超调过高问题,提出了电压分级调制的控制策略,可明显改善切换效果。并利用起动/发电实验平台验证切换过程的动态特性。针对起发一体机存在磁路饱和与反电势谐波问题,分析其对起动/发电系统控制性能的影响。采用有限元二维计算,对起发一体机磁路饱和与弱磁反电势谐波进行仿真,分析大电流下磁路饱和现象对电感变化、反电势谐波对弱磁性能的影响规律。利用场路耦合仿真平台,对起动工况和发电工况进行场路耦合仿真分析,结果表明考虑起发一体机磁路饱和与反电势谐波时,起动/发电系统的运行电流明显增大,电磁转矩下降并且震荡严重,稳定电压的速度范围降低,系统的控制性能与理论上控制性能相比变差。