基于铅球比赛投掷轨迹曲线控制的方法研究与分析

苟小平 ,张万军，张 峰 ,张景轩 ,张景怡 ,张景妍

（1.甘肃泽德电子技术有限公司，甘肃 天水 741003；2.陇东学院 体育学院，甘肃 庆阳 745000；3.兰州工业化设备有限公司，甘肃 兰州 730050）

1 问题的提出

近年来，标枪投掷及比赛出现后退的现象，其中原因诸多，铅球投掷技术及动作控制停滞不前[1-4]。本文提出了一种铅球比赛投掷轨迹曲线控制的方法。建立了铅球比赛投掷轨迹曲线控制的模型，使用Matlab 对实际曲线、标枪比赛投掷轨迹曲线1、标枪比赛投掷轨迹曲线2 进行仿真。

近年来，有关学者研究的苟小平、张万军[5-32]等重点主要集中在进行体育产品研制及插补曲线的应用上[24-30]。

本文提出了一种铅球比赛投掷轨迹曲线控制的方法。建立了铅球比赛投掷轨迹曲线控制的模型，使用Matlab 对实际曲线、标枪比赛投掷轨迹曲线1、标枪比赛投掷轨迹曲线2 进行仿真。仿真结果表明：铅球比赛投掷轨迹曲线控制符合实际需要。该方法具有快速、准确、平滑地判断曲线轨迹的能力，为标枪训练者提供了基本理论的研究基础。曲线仿真验证了该方法的可行性和有效性，在其他的标枪比赛中具有较强的借鉴意义。

2 铅球比赛投掷模型

铅球比赛投掷模型，如图1 所示。

图1 铅球比赛投掷模型

铅球比赛投掷模型函数为：

式（1）～（2）中：是标枪初始速度；νx是ν 在水平方向上的分量：νy是ν 在竖直方向上的分量：α 是出手角度。

则有标枪的水平位移和竖直位移为：

式（3）～（4）中：g 是重力加速度；h 是投射高度；t是标枪运行时间：x 是标枪投掷的水平距离：y 是标枪投掷的水平距离。

消去t，有：

令y=0，有：

舍去负值，有：

由式（1）～（8），完成铅球比赛投掷模型的测试。

3 仿真与分析

铅球比赛投掷模型及轨迹曲线测试的实验地点为陇东学院体育学院，在陇东学院体育教师及学生进行铅球比赛投掷训练实验。拍摄减肥运动和跑步机器人控制算法测试的照片，如图2 所示。

图2 铅球比赛投掷模型及轨迹曲线测试照片

建立了铅球比赛投掷轨迹曲线控制的模型，使用Matlab 对实际曲线、标枪比赛投掷轨迹曲线1、标枪比赛投掷轨迹曲线2 进行仿真。标枪测试轨迹仿真图1、2、3，如图3、图4 和图5 所示。

图3 标枪测试轨迹仿真图1

图4 标枪测试轨迹仿真图2

图5 标枪测试轨迹仿真图3

由仿真图3～5 可知：铅球比赛投掷轨迹曲线控制符合实际需要。该方法具有快速、准确、平滑地判断曲线轨迹的能力，为标枪训练者提供了基本理论的研究基础。曲线仿真验证了该方法的可行性和有效性，在其他的标枪比赛中具有较强的借鉴意义。

4 结论

本文提出了一种铅球比赛投掷轨迹曲线控制的方法。建立了铅球比赛投掷轨迹曲线控制的模型，使用Matlab 对实际曲线、标枪比赛投掷轨迹曲线1、标枪比赛投掷轨迹曲线2 进行仿真。仿真结果表明：铅球比赛投掷轨迹曲线控制符合实际需要。该方法具有快速、准确、平滑地判断曲线轨迹的能力，为标枪训练者提供了基本理论的研究基础。曲线仿真验证了该方法的可行性和有效性，在其他的标枪比赛中具有较强的借鉴意义。