在加油软管释放和回收过程中,加油软管实际工作环境恶劣,可能造成马达转速输出不稳定,使加油软管出现不稳定的运动状态,导致软管锥套发生爬行和抖动。为改善加油管释放和回收过程中的动响应特征,可以对软管速度进行控制优化。采用多体动力学方法建立软管锥套系统的时变自由度模型,将软管离散成通过一系列无质量刚性杆连接的质点系统,通过仅改变收放点最近单元属性,并于适当时候在收放点处添加或移除单元来模拟软管收放过程。利用该数学模型,分析了软管弯曲弹性恢复力在释放和回收过程对软管-锥套系统动特性的影响。在纯张力控制情形下,提出了离散软管长度变化的直接打靶法,对软管-锥套系统的时变自由度模型释放和回收轨迹进行优化。目标函数为最小化软管长度加速度的平方。采用切比雪夫多项式对软管长度进行插值,并利用拉格朗日乘子减少了优化参数。为克服直接打靶法的初值敏感性特点,先利用鲁棒性较高的遗传算法求解参数初值,接着利用拟牛顿法求得最优解。仿真结果表明,本文提出的针对时变自由度模型的轨迹优化算法具有较强的鲁棒性和收敛性。