本文针对风洞全模颤振试验对支撑装置的迫切需求,设计了基于欠约束绳牵引并联机器人WDPRs(Wire-Driven Parallel Robots)的双索悬挂系统。对欠约束WDPRs的运动学、静力学进行了建模与仿真。用ADAMS仿真分析了双索悬挂下模型的运动和静态稳定性。搭建了第一代支撑系统样机,并设计加工了样机飞机模型及其定位安装装置。通过实验给出了支撑系统模型转动刚体模态频率与绳拉力的变化规律,提出并验证了绳拉力间接测量模型转动刚体模态频率的新方法。首先,论述了欠约束WDPRs运动学与静力学本质上的耦合,建立了其几何静力模型;详细论述了正/逆几何静力问题的求解过程和方法,并重点介绍了正几何静力问题的不同坐标参数描述以及求解非线性多项式方程组的同伦算法;使用MATLAB和DGP-Solver软件实现了从逆几何静力问题到正几何静力问题的解算仿真,为支撑系统绳系结构设计和运动控制研究提供了理论基础。其次,阐述了支撑系统的设计要求,从运动控制、位姿测量、拉力测量、安全四个方面设计了支撑系统的基本构成;在ADAMS中对所选定的双索悬挂方式进行了仿真,依次分析了实验室中重力作用下的典型双索悬挂、用弹簧改变支撑系统刚度、以及风洞试验全程来流气动载荷变化三种情况下的模型刚体运动变化和静态稳定性;根据双索悬挂绳系结构设计了机架结构、驱动装置和视觉装置,进行选型或装配,搭建了第一代支撑系统样机,为后续研究提供了实验平台。再次,针对第一代支撑系统样机进行无风条件下的功能实验和探索实验,设计加工了一种内置可调滑轮的具有民机结构外形的模型;针对未来支撑系统悬挂内置杆式六分力天平的模型的情形,设计加工了能可靠定位安装模型和天平的装置。所设计的模型可以方便地调节模型质心位置、改变绳索方向和连接方式。最后,在第一代样机上通过实验研究了绳拉力对支撑系统模型转动刚体模态频率的影响,并给出了其调节范围和经验公式;提出了通过绳拉力测量间接获得模型转动刚体模态频率的方法,并验证了其可行性,该方法具有一定的创新性,研究结果可为工程应用提供参考,为样机改进积累了实践经验。本文对基于欠约束WDPRs的全模颤振试验支撑系统做了开拓性的研究工作,为进一步深入研发奠定了基础。