运动控制相关理论

191当代体育评述动作控制的两种理论——以羽毛球运动为例曲珈毅 曾鑫洲 王鹏昊1 动作控制理论动作控制的理论描述了动作是怎么被控制的，目前学术界普遍认同的有两种理论，其中一种依据动作控制系统中的中心和环境两种要素对提供给运动指令的相对重要性来进行的对神经系统控制协调运动理论的分类，简单的说，对于运动控制过程中，中枢神经系统指令常以，某种形式的记忆表征、本体感知觉作为有效地评判因素，以此来判断神经中枢系统控制动作的表现。

而另一种则强调环境因素对运动指令的信息处理以及信息和躯干、肢体、神经系统间动态的相互影响。

对于大众体育和传统体育来说，人们普遍存在“知其然不知其所以然”的现象，在学习和传授的过程当中只局限于传统的“教”与“学”往往忽视了人本体所存在的对原始动作学习的本能。

另一个重要的环境要素通常也被人们忽略，查阅了多篇文献发现，环境因素在某些方面对运动技能学习有良好的促进作用，而在大众体育和传统体育中这往往是最容易被忽略的。

通过本课程的学习研究发现，在进行这些工作的时候如果运用“动作控制的认知”的理论对其进行改进和加工可以设计出更简便易行的教学内容，从动作学习的根源中学习也可以使学习者对教学内容理解的更有深度透彻。

2 对运动技能教学和学习的启示美国学者费茨和波斯纳最先提出运动技能学习认知阶段是运动技能学习的第一个阶段，而后随着众多学者对运动技能学习的大量研究，最终对运动技能学习的形成划分为三个阶段，分别是泛化阶段、分化阶段和巩固自动化阶段。

大脑中枢系统对于不同学习阶段的表现也不同，泛化阶段时，动作僵硬不协调，多余动作比较多，原因是因为在学习的初期其处于扩散状态，分化抑制未建立，条件反射建立不稳定，到了分化阶段，不协调不连贯的动作逐渐消失，错误动作逐渐减少，但是动力定型不巩固，遇到新的刺激会重新出现多余错误动作。

此时，大脑皮质内兴奋和抑制的过程逐渐集中，分化抑制发展，条件反射逐渐稳定，初步建立动力定型，进入日趋分化状态。

35当代体育浅谈两种动作控制理论对运动技能学习和教学的启示曾鑫洲 王鹏昊 曲珈毅1 动作控制理论在现如今的运动技能的学习和教学中，很多运动员甚至是教练员都更加重视运动员的本体感觉对运动技术的影响，认为技术动作的熟练程度和完成程度都受到自身肌体的反馈，而很少认识到环境信息因素对运动员完成技术动作的影响，在关于运动技能学习原理的两个动作控制理论中，以动作程序为基础的理论是影响运动技能完成的重要因素，但是动力系统理论对运动技术的完成也同等重要，有时甚至是决定技术动作完成的关键。

技术动作的完成受到多种因素的影响，在对运动员进行训练时要根据不同的训练时间、训练环境、训练水平、身体机能以及不同的训练周期、计划来进行调整。

动作程序理论强调，特定的稳定的技术动作的产生是由于某种环境特点而出现的，而不是由某种控制机制产生的，掌握简洁有效的训练方法，不仅能够节约运动时间，最大化的合理利用训练强度，还能够提高运动员的训练水平以及应对不同环境信息是的肌体应激能力。

了解基本的运动学习和教学方法，在传授技能以及学习技能中，能够帮助训练者建立有效的练习顺序，产生深刻的动作记忆。

2 两种理论对运动技能学习和教学的启示运动技能的学习和形成过程分为三个阶段，分别为泛化阶段，分化阶段，巩固和自动化阶段。

三个阶段在学习运动技能的过程中分别有不同的表现。

泛化阶段表现为不应该收缩的肌肉收缩、节奏紊乱且动作不连贯等。

分化阶段动作的表现方式为不该收缩的肌肉会得到放松，多余动作逐渐消退，错误动作会得到修正，能够较为连贯、顺利地完成动作技术。

巩固和自动化阶段表现为完成一个动作时大脑皮质可以不用意识的控制和参与。

技术动作也不容易随环境的变化而遭到破坏。

动作技能的巩固和自动化阶段符合动作程序为基础的理论下的技术动作表现，在该理论的指导下，虽然运动员的技术已经达到了自动化阶段，不需要经过大脑神经系统的反馈，但仍然需要继续坚持练习，精益求精。

经常检查动作质量，防止动作变形，否则已经存储的固定动作记忆会再次遗忘，因为动作记忆是有时间限制以及记忆容量的，如果长时间未进行动作的练习，动作虽不会被遗忘，但是动作的动力定型被打破，会出现动作变形，从而影响运动效果和成绩。

谈析动作控制的两种理论作者：闫娜王好琪来源：《青年生活》2019年第08期与任何理论一样，运动控制理论不仅为肉眼观察到的运动现象或行为提供了解释，而且为运动技能和教学环境的形成提供了基础。

良好的理论必须能够以详细和精确的方式解释观察到的运动技能，并清楚地预测未来的可观察结果，以及可以解释为什么人类会具备某种运动能力。

在开环系统中，运动不是由反馈线性控制的。

该命令已包含所有必要信息，因此效应器接受该命令并完成指定的运动技能。

在闭环控制系统中，运动命令有明显的差异，而控制中心发出的指令仅用于开始练习，该动作的实际执行和完成还必须依赖于给予控制中心的反馈。

动作控制理论基于控制系统的中心和环境提供运动命令的相对重要性来进行划分的。

以运动系统的控制中心为特定的运动指令具有以某种形式储存的记忆表征，例如某个动作程序，由其效应器提供指令;而以环境为特定的指令时，强调的是这种信息和身体、肢体及神经系统之间的动态的相互作用。

一、以动作程序为基础的理论中心控制理论是一种以记忆为基础的结构，控制着协调运动，它的核心是动作程序，协调属于行为水平上的动作控制理论，是以头、躯干、肢体运动为模式。

例如，在羽毛球的发球技能分析中，发球技术动作可分为准备动作、挥拍动作、击球动作、跟随动作四个重要环节。

羽毛球的击球动作和挥拍技巧高，提前准备引拍是击球的基础，击球是完成发球的关键因素，发球的质量直接受击球角度和击球点的影响。

发球时，通过转髋，带动身体和脚尖的转动以使身体协调发力，进而使发球具有有效性;随挥动作是击球结束后随着身体的惯性而做出的连续动作，为了能够有效而积极的完成下一次击球。

因此，发球技术动作的四个部分可进行分解练习。

二、动力模式（动力系统）理论在动作控制的两个系统中，开环控制系统是由中枢神经系统控制所完成的快速动作，基本不需要集中注意力去纠正动作。

羽毛球发球动作属于开环控制系统中的分立运动技能，是在短时间内快速完成的动作，具有明显的时间特征，因此在学习以及教学过程中，应提前准备并组织动作。

43当代体育动作控制的两种理论对于运动技能学习和教学的启示王鹏昊 曲珈毅 曾鑫洲1 动作程序为基础的理论 1.1 动作程序理论评述动作程序是记忆表示或用于在移动之前准备动作的计划。

强调中央控制理论，其核心是行动计划，这是一个控制协调运动的基于记忆的结构。

施密特的图式理论指出，控制中心的存储具有抽象或概括性质。

一般运动程序和反应模式一起工作以提供在给定环境中启动动作所需的特定运动特性。

动作的启动是开环控制过程。

但是，一旦启动操作，如果有足够的时间处理反馈并更正操作，则反馈也会影响操作过程。

1.2 动作程序理论在运动技能学习和教学中的启示在进行运动训练时，我们的动作技能学习要注意刻意的固定动作与重复来让身体形成记忆表征，或者在每次做动作技能前，要先在自己的脑海意识当中思考和勾画出每一个动作步骤。

通过无数次的训练，使得所有的动作形成一种肌肉记忆，当中枢神经发出指令时，各肌肉神经能够按照预先的肌肉记忆，自然地完成整个动作。

在行动开始后，几乎没有机会进行纠正和调整。

1.3 动作程序理论在运动技能学习和教学中的应用（1）网球发球在网球的发球技术的学习中，必须使身体各部分肌肉协调配合，有规则的发力。

动作控制理论就是神经系统发出指令以后，使身体的各个部位协调配合。

动作控制理论在网球发球教学中应从肌肉力量的训练、身体各部分协调性训练、各部位功能性训练等方面入手，对学生进行动作控制相关方面做具体研究。

网球的发球技术由不同形式的各个简单的基本动作联合起来组成的复杂的完整动作，网球发球技术由几个连续的阶段组成：①拿球、调整握拍②抛球并引拍3③跳跃甩拍击球④落地收拍。

网球发球是一种短时间的快速爆发性动作。

在网球发球的整个过程中，脑海提前组织好整个发球的过程，调动发球过程中各肌群协调发力。

（2）背越式跳高背越式跳高是一种短时间快速动作，这是一种开环控制方法。

控制操作的所有操作都在控制中心发出，移动过程中我们无法纠正自己的操作。

动力学方程与控制理论动力学方程和控制理论是现代科学领域中至关重要的两个分支，它们分别研究物体的运动方式和如何对其进行控制。

本文将介绍它们的基本概念、应用和未来发展方向。

一. 动力学方程动力学方程是研究物体运动的基础。

它的核心是牛顿运动定律，即物体的加速度与作用于物体上的力成正比。

通过对牛顿运动定律的研究，人们得出了质点动力学方程和刚体动力学方程等不同类型的动力学方程。

质点动力学方程描述的是质点在空间中的运动，可以用一组关于时间的二阶微分方程表达。

即：m d^2r/dt^2=F其中，m 是质量，r 是位置矢量，F 是作用在质点上的外力。

刚体动力学方程则用于描述刚体的运动，它的基本方程为角动量守恒定律和动量守恒定律。

角动量守恒定律指物体的角动量在没有外力作用时保持不变，而动量守恒定律指物体的动量在没有外力作用时保持不变。

通过这两个定律可以推导出刚体动力学方程，从而对刚体的运动方式进行分析。

动力学方程在工程和物理学等领域有广泛应用。

例如在机器人控制中，动力学方程可以用来描述机器人的运动方式和状态，进而进行运动规划和控制。

在飞行器制造中，动力学方程可以用来分析飞机的飞行状态和特性，为飞机设计提供理论支持。

二. 控制理论控制理论则研究如何将物体的运动状态控制在期望范围内。

控制技术的核心是反馈控制原理，即根据物体的运动状态进行反馈，对其进行控制并调整。

控制理论主要包括线性控制和非线性控制两种形式。

线性控制是一种处理线性系统的控制方法，它的基本思路是将系统分解成可分析的小部分，并对每个部分进行控制。

线性控制包括PID控制和状态反馈控制等形式。

PID控制是一种最为基本的线性控制方法，它通过控制输出和目标点之间的误差，对系统进行调整和控制。

状态反馈控制则是一种更为高级的线性控制方法，它通过对系统状态进行反馈来调整控制器的参数，从而对系统进行更为精确的控制。

非线性控制是一种处理非线性系统的控制方法，它的基本思路是对系统进行非线性建模，并以此设计控制器。

浅谈两种运动控制理论的区别作者：孙兆亚张亚茹来源：《拳击与格斗·下半月》2019年第05期中图分类号：G80 ; ; ; ;文献标识码：A ; ; ;文章编号：1002-7475（2019）05-102-01在对神经系统控制协调运动的研究中，根据控制系统的中心和环境提供给運动指令的相对重要性将理论分为了两类。

通过此阶段对这两种理论的学习、理解，谈谈自己的想法。

本文共包含两种理论分类、运动技能的学习、个人观点、启示、参考文献五个部分。

1两种理论分类根据控制系统的中心和环境提供给运动指令的相对重要性将研究神经系统控制协调运动的理论进行分类，分为两类：动作程序为基础的理论、动力模式（动力系统）理论。

前者的核心为动作程序，理论认为完成运动的一系列活动的基础是某种形式的运动表征，通过储存的运动表征使运动者能够确定成功地完成一个动作需要做什么;后者更多地强调由环境确定的运动指令以及运动指令与机体之间的相互影响，强调环境对于我们动作完成的控制调节作用。

2运动技能的学习运动技能是习得的能相当精通执行且对其组成的动作很少或不需要有意识地注意的一种操作。

运动技能是协调运动的能力，包含两层含义：一是描述如何进行的规则，二是因联系与反馈逐步变得精通和连贯的实际肌肉活动。

运动技能不是运动技术和能力，而是练习者对运动技术的掌握程度，即程序化知识的操作状态。

运动技能学习的过程依据它的外在表现形式，从运动生理学角度一般可以划分为相互联系的三个阶段：泛化阶段、分化阶段、巩固提高与自动化阶段。

从心理学角度一般划分为认知阶段、联结阶段、改进精炼阶段和自动化阶段。

这是根据人体在表现技术时是否准确、流畅，是否出现冗余的动作，以及在技术表现上是否经济、实效来确定的。

随着练习者的认知水平和能力的提高，逐步从运动技能的认知阶段、泛化阶段上升到自动化阶段。

3个人观点通过对神经系统控制协调运动的两种理论学习之后，我发现两种理论各有利弊，但在学习之后，我有以下观点：3.1根据运动控制系统的分类，开环控制系统很好地对应了动作程序的基础理论，闭环控制系统则很好地对应了动力模式（动力系统）理论。

机器人运动控制中的非线性控制理论随着机器人技术的高速发展，机器人作为一种新型智能装置受到越来越多的关注。

机器人的运动控制对于机器人的稳定、精度、速度等方面都有着至关重要的作用，而非线性控制理论则是机器人运动控制中的重要理论之一。

什么是非线性控制？线性控制理论是控制系统理论中的基础，但在实际控制中，系统的非线性特性却是无法避免的。

并且，对于一些非线性系统，线性控制理论并不能得到很好的应用效果，这时就需要引入非线性控制理论。

非线性控制理论是研究非线性动态系统控制的一种理论方法。

它将非线性系统看作一个整体，通过设计某些适当的控制器或者控制策略，实现求解非线性系统的控制目标。

非线性控制在机器人运动控制中的应用在机器人运动控制中，非线性控制理论已被广泛应用。

由于机器人的运动控制涉及到较复杂的动力学模型，而且还要考虑机器人的各种约束条件，这些因素均对机器人的运动产生着复杂的非线性效应。

非线性控制理论可以通过建立机器人运动学和动力学模型，对机器人的运动进行控制。

通过非线性控制技术，可以在机器人的系统中实现更好的控制效果，提高机器人的平稳性和精度。

非线性控制在机器人运动控制中的优点非线性控制理论在机器人运动控制中有着许多优点，包括以下几个方面：1. 对于一些非线性系统，非线性控制可以实现更好的控制效果，比线性控制更为有效。

2. 非线性控制能够有效地处理机器人运动中的各种非线性效应，包括摩擦、惯性、重力等，提高了机器人的运动精度和控制稳定性。

3. 非线性控制不仅可以控制单个机器人，还可以控制多个机器人的运动，实现协同运动控制。

总结机器人运动控制中的非线性控制理论是一种非常重要、实用的控制理论。

非线性控制理论通过建立机器人的运动学和动力学模型，解决机器人运动中的非线性效应，提高机器人的运动精度和控制稳定性。

随着机器人技术的不断发展，非线性控制理论的应用也将更加广泛，成为推动机器人技术发展的重要理论之一。

人类运动学中的运动控制原理运动是人类生活中必不可少的一部分。

从日常的步行、跑步，到体育运动中的各种动作，都需要人类运动控制技能的支持。

人类运动学是一个研究人类运动控制的交叉学科，涉及到物理、生物和神经科学等多个领域的知识。

在人类运动学中，运动控制原理是非常关键的一部分，它研究的是人体如何通过神经系统控制肌肉产生合适的力量和速度，在各种情境下完成不同的运动任务。

本文将从人类运动学的角度来探讨运动控制原理相关的问题。

生物力学模型生物力学模型是人类运动学中的一个基本理论模型。

它基于牛顿运动定律，分析了人体在运动过程中所受到的各种力和力矩，进而得出肌肉合力和节段运动方程。

通过建立生物力学模型，我们可以精确地描述人体在各个运动状态下的力学特性，进而研究肌肉活动的神经控制策略。

肌肉及力矢量控制肌肉是人体中最重要的动力器官，控制肌肉活动的正是我们神经系统中的运动神经元。

在不同的运动任务中，我们需要控制不同的肌肉群产生不同的力量和速度，从而完成不同的运动形态。

肌肉的运动其实就是在一定的力矢量和关节角度控制下的运动，而力矢量又是由神经系统控制的。

因此，肌肉及力矢量控制是运动控制中的一个重要环节。

运动感受和反馈控制人体在运动过程中接受到各种来自周围环境和肌肉本身的感觉刺激。

这些感觉刺激通过神经系统进行处理和反馈，可以调整肌肉力量和角度达到更合适的运动状态。

例如，当我们进行一个动作时，如果发现出现了错误的运动轨迹，我们的大脑就会下达指令让身体进行调整，使运动达到更准确的状态。

这种运动感受和反馈控制不仅是运动控制的核心环节，也是神经功能研究中重要的研究方向。

神经网络模型神经网络模型是人类运动学中的另一个关键理论模型。

它基于神经元的特性，模拟了神经元之间的相互影响和信号传递，用来解释肌肉运动的神经控制机制。

通过神经网络模型，我们可以研究神经元之间的相互作用以及神经元兴奋和抑制之间的平衡关系，了解人体运动控制的物理和生物机制。

运动控制器原理运动控制器是一种用于控制运动设备的装置，它可以通过传感器和电子元件来监测和控制运动设备的运动状态。

运动控制器的原理主要包括传感器检测、数据处理和控制输出三个方面。

首先，传感器检测是运动控制器的基础。

传感器可以感知运动设备的位置、速度、加速度等运动状态参数，并将这些参数转化为电信号输出。

常见的传感器包括加速度传感器、陀螺仪传感器、磁力传感器等。

加速度传感器可以检测运动设备的加速度变化，陀螺仪传感器可以检测运动设备的角速度变化，磁力传感器可以检测运动设备的方向变化。

通过这些传感器的检测，运动控制器可以获取到运动设备的实时运动状态信息。

其次，数据处理是运动控制器的核心。

运动控制器会通过内部的处理器对传感器输出的电信号进行处理，包括滤波、数据解算、姿态解算等算法处理。

滤波可以去除传感器输出的噪声信号，数据解算可以将传感器输出的原始数据转化为实际的运动状态参数，姿态解算可以计算出运动设备的姿态角度。

通过这些数据处理，运动控制器可以准确地获取到运动设备的运动状态信息。

最后，控制输出是运动控制器的功能之一。

在获取到运动设备的运动状态信息后，运动控制器会根据预设的控制算法来控制运动设备的运动状态。

比如，运动控制器可以控制无人机的飞行姿态，可以控制机器人的运动轨迹，可以控制游戏手柄的操作等。

通过控制输出，运动控制器可以实现对运动设备的精准控制。

总的来说，运动控制器的原理是通过传感器检测运动状态，通过数据处理获取运动状态信息，通过控制输出实现对运动设备的控制。

它在无人机、机器人、游戏设备等领域都有着广泛的应用，为运动设备的控制提供了便利和精准。

希望通过本文的介绍，读者能够对运动控制器的原理有一个清晰的认识。

数控机床的数学模型与运动控制理论数控机床是一种通过计算机控制的自动化机械设备，它能够根据预先编程的指令，精确地完成各种复杂的加工任务。

数控机床的核心是其数学模型和运动控制理论，它们的优化和应用对于提高机床的加工精度和效率具有重要意义。

一、数学模型数控机床的数学模型是描述机床运动规律和加工过程的数学方程组。

它包括几何模型、运动模型和力学模型。

几何模型是描述机床工作空间和工件形状的数学模型。

通过建立几何模型，可以确定机床坐标系和工件坐标系之间的转换关系，实现机床的坐标控制。

运动模型是描述机床轴向运动规律的数学模型。

它包括直线运动和旋转运动两种形式。

直线运动模型可以通过直线插补算法实现，而旋转运动模型则可以通过圆弧插补算法实现。

力学模型是描述机床切削力和刚度特性的数学模型。

它可以通过力学分析和有限元分析等方法建立。

力学模型可以用于优化机床结构和刀具轨迹，提高机床的加工质量和切削效率。

二、运动控制理论运动控制理论是指控制机床运动的理论和方法。

它包括运动规划、运动插补和运动控制三个方面。

运动规划是指根据加工要求，确定机床的轨迹和速度规划。

通过运动规划，可以实现机床的高速、高精度加工。

运动插补是指根据机床的数学模型和运动规划，计算机实时生成机床的轨迹和速度指令。

运动插补算法可以根据加工要求进行优化，提高机床的加工效率和质量。

运动控制是指根据机床的数学模型和运动指令，控制机床的运动和加工过程。

运动控制可以通过闭环控制和开环控制两种方式实现。

闭环控制可以根据机床的反馈信息进行实时调整，提高机床的运动精度和稳定性。

三、数控机床的应用数控机床的数学模型和运动控制理论在实际应用中具有广泛的应用价值。

首先，数学模型和运动控制理论可以用于优化机床结构和刀具轨迹，提高机床的加工精度和效率。

通过优化机床结构和刀具轨迹，可以减小机床的动态误差和静态误差，提高机床的加工质量和稳定性。

其次，数学模型和运动控制理论可以用于开发新的数控机床和加工工艺。