杜名阳,蔡林

• 1:华中科技大学

摘要(Abstract)：

在本研究中，我们采用了系统化的方法深入分析了顶竿杂技表演中的动力学原理。通过对表演者和竿的物理特性进行精确测量与分析，我们建立了一个综合考虑质量分布、转动惯量、重力影响以及力学规律的动力学模型。该模型量化了关键的运动学参数，如角速度和角加速度，并设定了细致的初始条件和边界条件。利用数学建模和物理分析方法，我们求解了描述顶竿运动的微分方程，获取了竿的倾斜角度、角速度和角加速度等关键运动参数。这些参数不仅为我们提供了对顶竿表演力学行为的定量描述，也为表演者提供了预测动作影响和制定补偿策略的科学工具。研究结果表明，通过精确控制和调整，可以显著提高顶竿表演的安全性和艺术性，为相关领域的研究和实践提供了新的视角和理论支持。

关键词(KeyWords)： 顶竿;力学分析;稳定性;补偿策略

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家自然基金(项目编号：42374101)

作者(Author): 杜名阳,蔡林

参考文献(References)：

• [1] 刘延柱.趣味刚体动力学[M].2版.北京：高等教育出版社，2018.LIU Y Z.Interests in rigid body dynamics[M].2nd ed.Beijing:Higher Education Press,2018.(in Chinese)
• [2] 唐新宇.倒摆问题的研究及控制器设计[J].信息科技自动化技术专题，2021:1-2.TANG X Y.Research and controller design of the inverted pendulum problem[J].Information Technology and Automation Technology Special Issue,2021:1-2.(in Chinese)
• [3] 孙恺，沈精虎.单级倒立摆系统的设计与仿真[J].信息科技；自动化技术，2018.SUN K,SHEN J H.Design and simulation of a single-level inverted pendulum system[J].Information Technology;Automation Technology,2018.(in Chinese)
• [4] 王广雄，张静，罗晶，等.倒立摆的模型和控制问题[J].哈尔滨工业大学学报，2004.WANG G X,ZHANG J,LUO J,et al.The model and control problems of the inverted pendulum[J].Journal of Harbin Institute of Technology,2004.(in Chinese)
• [5] 李秋菊，党培.单级倒立摆稳定控制及其联合仿真[J].信息科技专辑，2011.LI Q J,DANG P.Stable control of single inverted pendulum and its joint simulation[J].Information Technology Special Issue,2011.(in Chinese)
• [6] 徐宏亮.浅谈杂技倒立(顶功)训练[J].戏剧电影与电视艺术，2024.XU H L.A brief discussion on acrobatic handstand (Top Skill) training[J].Drama,Film and Television Art,2024.(in Chinese)
• [7] 高莹一.杂技学科建设刍议[J].精品文艺，2023.GAO Y Y.Discussions on the construction of acrobatics discipline[J].Fine Arts,2023.(in Chinese)
• [8] 薛军伟.基于MATLAB的单级倒立摆系统仿真研究[J].信息科技；自动化技术，2024.XUE J W.Simulation study of single-level inverted pendulum system based on MATLAB[J].Information Technology;Automation Technology,2024.(in Chinese)
• [9] 吕磊，袁智超，邓豪，等.单级倒立摆基于LMI的H∞控制[J].信息科技；自动化技术，2014.LYU L,YUAN Z C,DENG H,et al.H-infinity control of single-level inverted pendulum based on LMI[J].Information Technology;Automation Technology,2014.(in Chinese)
• [10] 李帅，蔡延光.基于线性化反馈的单级倒立摆滑模控制器设计[J].信息科技；自动化技术，2017.LI S,CAI Y G.Design of sliding mode controller for single-level inverted pendulum based on linearized feedback[J].Information Technology;Automation Technology,2017.(in Chinese)