惯性传感器是卫星重力测量与空间引力实验的核心载荷之一。对于空间引力波探测计划,惯性传感器的残余加速度噪声在mHz频段需要达到10-15 m/s2/（?）量级。由于宇宙空间中的高能粒子会使惯性传感器中的检验质量不断积累电荷进而引入加速度噪声,直接限制了惯性传感器的测量精度,因此,必须对检验质量的电荷进行测量和控制,即开展电荷管理。国外的GP-B和LISA Pathfinder空间任务已对基于汞灯光源的电荷管理系统开展了在轨实验验证。2014年以来,我国提出天琴引力波探测计划,本文围绕天琴计划中惯性传感器的电荷测量和控制需求,开展了惯性传感器电荷管理系统的研究,包括需求分析、仿真模拟和实验验证。本论文的研究内容和主要成果如下:开展了天琴惯性传感器中电荷的影响和需求分析。首先构建惯性传感器的静电力噪声模型,并对其进行理论分析和计算,在典型的设计参数基础上,给出天琴惯性传感器中的检验质量净余电荷控制需求为106e（e表示电子,电量为1.6 × 10-19 C）,等效净余电势控制需求为10 mV,此时其贡献的加速度噪声在6 mHz处小于2×10-16 m/s2/（?）,满足天琴计划的需求。其次针对天琴计划的典型轨道,分析该轨道处的高能粒子辐射能量谱。最后基于天琴航天器及惯性传感器等主要载荷模型的初步设计,利用仿真软件模拟得到天琴惯性传感器检验质量的在轨充电速率约为10～40 e/s。这意味着检验质量经过约一周时间的充电,其电荷可达到107e的量级,即引入的加速度噪声达到10-15 m/s2/（?）量级,上述分析结果为开展检验质量电荷测量和控制提供了理论依据。完成了天琴电荷管理系统性能的仿真。首先构建基于紫外放电原理的电荷管理系统理论模型,指出电荷管理系统的充放电性能主要与三个参数有关:分别是惯性传感器中各导体表面吸收光子的比例、惯性传感器中各导体表面的量子产率以及检验质量与各导体间的能量分布。然后,基于天琴惯性传感器的初步设计,给出三个参数的模拟仿真与实验测试结果。最后构建电子流动仿真模型,得出检验质量的充电速率约为2.3 mV/s（等效电量变化为4.7×105 e/s）,放电速率约为2.5 mV/s（等效电量变化为5.3×105 e/s）。综上分析表明,该系统具备将电荷快速控制到10 mV以内的能力,为天琴电荷管理系统的设计及研制提供指导。完成了天琴电荷管理系统及其测试装置的研制和测试。首先研制基于紫外LED和惯性传感器的电荷管理系统样机,并建立基于精密扭摆的电荷管理系统测试装置,其中扭摆系统的力矩测量分辨率在1～6 mHz范围内约为2× 10-14 Nm/（?）,满足电荷管理测试需求。其次利用扭摆测试电荷管理系统的充放电性能和电荷控制精度,结果表明,充电速率和放电速率分别约为0.88 mV/s和2.61 mV/s,电荷的控制和测量精度在1 mHz处约为2.7 mV/（?）,等效的电荷测量精度为5×105 e/（?）,满足天琴惯性传感器检验质量表面106 e的电荷控制需求。最后提出一种基于光功率补偿原理的电荷控制方法,并对其进行理论分析和实验验证,实验结果表明,该方法能够自动地将检验质量电势控制在10 mV以内,可以解决空间任务无法长期连续观测的问题,为下一代电荷管理系统的在轨实施提供一定指导。