宇航员在地面模拟太空失重环境中的操作训练是宇航员地面训练内容的重要部分。宇航员的工作形式有星球表面行走，空间站开展实验操作等。吊索悬吊的补偿宇航员重力的方式可以满足宇航员训练中的对长时间和大范围的要求。本文围绕宇航员微低重力模拟实验装置中的串联张紧式恒拉力系统开展其动力学模型研究和宽频带快速恒拉力控制算法研究，前者是后者的理论基础。　　基于实验室现有的串联张紧式恒拉力机构研制了一个具有优越的调节性能和较高拉力精度的串联张紧式恒拉力系统。在此过程中完善了现有串联张紧式恒拉力机构，改进了其设定拉力调节和恒力曲线调节性能；基于Simulink Real-time模块完成了系统的实时控制系统的电气构建；设计了系统的软件平台，编制了硬件配置、逻辑控制及各工作模式程序。确定了串联张紧式恒拉力系统的硬件和软件平台。　　基于牛顿第二定律建立了串联张紧式恒拉力系统的微分方程形式的动力学模型；通过动力学特性分析得到了系统在电机滞后状态下为二阶振荡系统的结论，同时分析了机构等效刚度对系统特性的影响；利用 ADAMS软件对串联张紧式恒拉力系统进行了模型误差的仿真分析，得出了非线性因素库仑摩擦对拉力输出的影响，找到了系统在高频时出现的压簧组件转动惯量简化误差的影响，得出了在低频时这些影响较小，动力学建模的过程合理的结论。为控制算法研究提供了理论基础。　　在串联张紧式恒拉力系统动力学模型的基础上，开展了系统的控制算法研究，提出了基于驱动器速度内环的拉力闭环控制策略，选择不完全微分 PID作为系统的控制器；基于扫频法进行了系统被控对象传递函数的辨识，并在此基础上进行了系统的带宽设计，确定了 PID控制器及滞后矫正环节的参数；最后针对性的在系统的谐振频率处进行了基于陷波器的滤波抑制。　　针对串联张紧式恒拉力系统动态性能测试的需求，提出了采用匀速、匀加速激励，正弦速度激励以及漂浮载荷激励对系统进行动态特性检验的方案。通过匀速、匀加速激励实验得出系统对此种激励形式下的速度敏感，在最大拉力误差不超过20N的条件下可以实现181mm/s的移动能力；通过正弦激励实验得出系统在最大拉力误差不超过20N的条件下可以承受2Hz，振幅在17.3mm/s以下的正弦激励；通过漂浮载荷实验得出系统可以实现对于漂浮载荷的拉力控制，其具有对0.1N的扰动做出响应的能力，为今后研究漂浮载荷的恒拉力控制系统提供了基础。