上海交通大学硕士学位论文Bouc-Wen滞回模型的参数辨识及其在电梯振动建模中的应用姓名：周传勇申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：李鸿光20080201Bouc-Wen滞回模型的参数辨识及其在电梯振动建模中的应用摘 要电梯导靴是连接轿箱系统与导轨的装置，它能起到导向和隔振减振的作用。
同时，在电梯的运行过程中它又将导轨由于制造或安装所造成的表面不平顺度传递给轿箱系统，从而引起轿箱系统的水平振动。
国内外学者在电梯水平振动的建模和分析中，往往把导靴视为线性弹簧-阻尼元件来建模而忽略了非线性因素。
事实上导靴与导轨之间存在非线性的迟滞摩擦力，本文通过实验的方法，采用Bouc-Wen 滞回模型来建立导靴-导轨非线性摩擦力模型。
Bouc-Wen滞回模型因其微分形式的非线性表达式而使得其参数辨识存在较大的困难，本文利用模型中部分参数的不敏感性，通过数学变换将非线性参数辨识问题转化为线性参数辨识问题，从而使得问题大大简化，参数辨识的效果也能满足要求。
基于以上导靴-导轨间摩擦力模型，本文进而建立了轿箱-导轨耦合水平振动动力学模型，该模型将轿箱系统等效为2自由度的平面运动刚体，将导靴等效为质量-弹簧-阻尼单元，同时考虑了导靴-导轨间的非线性摩擦力，以及导靴靴衬与导轨间接触的不连续性等。
在建立了轿箱-导轨耦合水平振动动力学模型后，利用Matlab/Simulink，建立了相应的仿真模型，开展了几种典型导轨不平顺度激励（弯曲、失调和台阶）下的仿真分析。
研究结果表明，这些分析对于电梯结构优化设计和动力学建模与分析有理论指导意义。
关键词：迟滞，参数辨识，非线性，动力学建模，系统仿真PARAMETER IDENTIFICATION OF BOUC-WENHYSTERESIS MODEL AND ITS APPLICATION IN ELEV ATOR VIBRATION MODELINGABSTRACTElevator guide shoe is used to connect car system and rail. It has the advantage of vibration isolation and vibration absorption. At the same time, in the course of elevator running, it transfers the surface unevenness of rail, which is caused by manufacturing and installing, to car system. So it causes the horizontal vibration of car system. In the modeling and analysis of elevator horizontal vibration, scholars tend to model guide shoe as linear spring-damping component and ignore non-linear factors. In fact, there is non-linear hysteresis friction between guide shoe and rail. This paper adopts Bouc-Wen model to model the non-linear friction between guide shoe and rail through experiment method.It has big difficulties in Bouc-Wen model parameter identification for it’s differential non-linear expression. Through mathematical transform, this paper uses the un-sensitiveness of some parameter of Bouc-Wen model to transfer the non-linear parameter identification problem into linear parameter identification problem. This simplify the problem muchand the effect of parameter identification is also satisfies the requirement.Base on the model of friction force between guide shoe and rail, this paper build horizontal vibration dynamic model of coupled car and rail. This model takes car system as rigid body with two degrees of freedom. This model takes guide shoe as mass-spring-damping component. At the same time, it takes non-linear friction force between guide shoe and rail and the incontinuous contact between guide pad and rail into consideration.After building horizontal vibration dynamic model about coupled car and rail, this paper built relevant simulation model in Matlab/Simulink and carried out several simulation analysis in different rail unevenness excitation (bend, triangular and step). These analysis have guidance and reference significance to structure optimization design and dynamic modeling and analysis of elevator.KEY WORDS：hysteresis，parameter identification, non-linear, dynamic modeling, system simulation上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
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学位论文作者签名：日期：年月日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
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（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名： 指导教师签名：日期： 年 月 日 日期： 年 月 日上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
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学位论文作者签名：周传勇日期：2008 年2 月 19 日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
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（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：周传勇指导教师签名：李鸿光日期：2008 年2月 19 日日期：2008 年2月19 日上海交通大学硕士学位论文第一章绪论第一章 绪论1.1 课题的研究意义和目的电梯作为人类的省力工具，自被发明以来便得到了快速发展和广泛应用，各国学者对电梯的研究也一直没有间断过。
对于电梯的研究主要集中在以下几个方面：电梯电气控制系统、电梯电力拖动系统以及电梯的振动噪声控制。
电梯振动的大小是电梯乘坐舒适性的重要指标，电梯的振动分为垂直振动和水平振动。
一般来说，人对低频水平振动最为敏感，因此，对于电梯水平振动的研究也最多。
但到目前为止出现的研究文献中，很多都将研究的重点放在了轿箱系统的建模中，而对于连接轿箱架与导轨的导靴系统则简单地用线性弹簧-阻尼模型来进行建模。
事实上，导靴不仅在电梯运行过程中起到导向的作用，而且还因为它与导轨间的摩擦非线性特性，可以起到很好的减振作用。
因此，有必要建立一个能够刻画导靴-导轨间非线性摩擦特性的动力学模型，这正是本文研究的一个重要目的。
导靴-导轨间的摩擦表现出迟滞非线性特性，迟滞一般来自材料的非线性特性、接触面的摩擦特性和结合面的接触变形等等，在载荷作用下这些结构和系统的恢复力与位移之间存在迟滞关系，当过程具有周期性时，恢复力与位移的关系曲线形成滞回曲线。
迟滞非线性系统包括了非线性刚度和非线性阻尼，在机械工程、土木工程以及电子工程等诸多领域都存在具有滞回特性的结构和元件。
关于迟滞系统的建模，前人已经提出过许多模型，在实际应用中，只需根据具体情况进行模型选择和对模型中的参数进行辨识。
因此，本文的研究还涉及迟滞摩擦力的建模和参数辨识方法。
这些方法对其它迟滞系统的建模和参数辨识也有很好的指导和借鉴意义。
建模并不是最终目的，最终目的是为了进行动力学分析，从而更好的指导设计。
因为导轨本身由于制造和安装等原因所造成的表面不平顺度，使得电梯在运行过程中，导轨成为电梯振动的激励源。