本文以探索和实践多学科设计优化方法的工程应用为目的,以卫星总体设计为研究对象,开展了多学科建模、分析、优化过程以及系统集成等相关技术的应用研究,并最终形成了“卫星总体方案多学科综合设计原型系统”。本文依据多学科设计优化中可变复杂度建模的思想,以月球探测卫星为背景型号建立了卫星的两级可变复杂度模型。该模型在保证整体优化精度的前提下,使计算成本大幅度下降。进行了卫星构形设计理论的研究,开发了一个以Solidworks为平台的卫星构形设计分析插件。该插件实现了卫星构形的参数化设计和分析,其分析结果为其它学科的设计提供参考和依据。进行了基于响应面的并行子空间优化方法的研究,编程实现了一组耦合数学状态方程的并行子空间优化,并取得了较为理想的结果。研究了卫星总体设计中各学科间的耦合关系,并提出面向卫星总体设计的并行子空间优化算法框架。在上述理论研究的基础上,开发了“卫星总体方案多学科综合设计原型系统”。实践表明,该原型系统基本实现了卫星总体方案设计中任务分析阶段、总体方案论证阶段和总体方案设计阶段全过程的综合集成,为设计人员提供了一个辅助设计分析、决策的工具;通过系统的开发,探索了一条开展卫星总体多学科综合设计优化的技术途径,实践证明这条思路整体上是可行的。最后,分析了原型系统的局限性,研究了面向多学科设计优化的主模型技术和系统集成技术等原型系统改进技术,并提出了用商业软件Model Center进行系统集成的方案设想。从理论研究和应用的结果来看,本文的工作对多学科设计优化在卫星总体设计中的应用起到了探索和推动的作用。