CN106202663B - 一种机电复合传动功率流通用分析系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机电复合传动功率流通用分析系统及方法，系统包括：机电功率转换模块、机械功率转换模块、功率源单元及机械功率耦合单元；方法对系统中各功能单元的功率流分析，基于各功能单元的功率流分析方法及机电复合传动系统通用结构形成了机电复合传动功率流通用分析方法。本发明提出系统首次提出了机电复合传动系统通用结构，其结构准确且适用性高，其方法有效且可靠地实现了对机电复合传动功率流的准确分析及获取，适用于任意结构的机电复合传动系统，为机电复合传动功率流分析提供了有效的理论依据，完善了机电复合传动设计理论。

Description

一种机电复合传动功率流通用分析系统及方法

技术领域

本发明涉及混合动力车辆技术领域，具体涉及一种机电复合传动功率流通用分析系统及方法。

背景技术

电传动坦克装甲车辆能够适应新技术条件下未来战争的需求，具有广阔的军事应用前景。随着电力电子技术、控制技术、大功率永磁同步电机等一系列关键技术的突破，履带车辆机电复合传动技术的研究已成为世界各主要科技强国的新研发热点，如德国伦克公司的EMT600、EMT1100和英国QinetiQ公司的E-X-Drive等。机电复合传动通过功率耦合机构将传统的受一定刚性约束条件的机械功率流形式发展成具有多种拓扑结构的受刚性约束条件和受柔性约束条件的多种功率流复合的形式。

因此，传统的单流传动、双流传动的功率流分析方法亟需进一步发展和完善，能够对功率耦合机构中各路功率流动进行详细的分析，并最终形成机电复合传动功率流通用分析方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供的一种机电复合传动功率流通用分析系统及方法，首次提出了机电复合传动系统通用结构，其结构准确且适用性高，该方法有效且可靠地实现了对机电复合传动功率流的准确分析及获取，适用于任意结构的机电复合传动系统，为机电复合传动功率流分析提供了有效的理论依据，完善了机电复合传动设计理论。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种机电复合传动功率流通用分析系统，所述系统包括：机电功率转换模块、机械功率转换模块、功率源单元及机械功率耦合单元；

所述机电功率转换模块包括电机单元1及电机单元2；

所述机械功率转换模块包括机械单元1、机械单元2、及分别设置在所述机械功率耦合单元两侧的机械单元3和机械单元4，所述机械单元1连接所述电机单元1及所述机械功率耦合单元，所述机械单元2连接所述电机单元2及所述机械功率耦合单元；

所述功率源单元有2个，且分别设置与所述机械单元3和机械单元4连接。

优选的，所述电机单元1包括电机M2和电机M3；所述电机M2和电机M3均连接至所述机械单元1；

所述电机单元2为电机M1，且所述电机M1与所述机械单元2连接。

优选的，所述机械单元1包括均连接至所述机械功率耦合单元的变速机构T3、变速机构T1及变速机构T2，且所述变速机构T1与所述电机M2连接，所述变速机构T2与所述电机M3连接；

所述机械单元2为变速机构T8，且所述变速机构T8连接所述机械功率耦合单元与所述电机M1；

所述机械单元3包括依次连接的侧传动T6及变速机构T4，且所述侧传动T6与一个所述功率源单元连接，所述变速机构T4连接至所述机械功率耦合单元；

所述机械单元4包括依次连接的侧传动T7及变速机构T5，且所述侧传动T7与另一个所述功率源单元连接，所述变速机构T5连接至所述机械功率耦合单元。

优选的，所述机械功率耦合单元包括功率耦合机构C2、及分别设置在所述功率耦合机构C2两侧的两个汇流排C1；

一个所述汇流排C1与所述变速机构T4连接，另一个所述汇流排C1与所述变速机构T5连接；

所述功率耦合机构C2连接所述变速机构T3、变速机构T1及变速机构T2。

优选的，一个所述功率源单元为主动轮及履带R1，另一个所述功率源单元为主动轮及履带R2；

所述主动轮及履带R1与所述侧传动T6连接；

所述主动轮及履带R2与所述侧传动T7连接。

一种机电复合传动功率流通用分析方法，所述方法用一种机电复合传动功率流通用分析系统实现，所述系统包括机电功率转换模块、机械功率转换模块、功率源单元及机械功率耦合单元；所述机电功率转换模块包括电机单元1及电机单元2；所述机械功率转换模块包括机械单元1、机械单元2、机械单元3和机械单元4；所述电机单元1包括电机M2和电机M3；所述电机单元2为电机M1，所述机械单元1包括均连接至所述机械功率耦合单元的变速机构T3、变速机构T1及变速机构T2；所述机械单元2为变速机构T8；所述机械单元3包括依次连接的侧传动T6及变速机构T4；所述机械单元4包括依次连接的侧传动T7及变速机构T5；所述机械功率耦合单元包括功率耦合机构C2、及分别设置在所述功率耦合机构C2两侧的两个汇流排C1；一个所述汇流排C1与所述变速机构T4连接，另一个所述汇流排C1与所述变速机构T5连接；所述功率耦合机构C2连接所述变速机构T3、变速机构T1及变速机构T2；一个所述功率源单元为主动轮及履带R1，另一个所述功率源单元为主动轮及履带R2；所述主动轮及履带R1与所述侧传动T6连接；所述主动轮及履带R2与所述侧传动T7连接；

所述方法包括如下步骤：

步骤1.输入功率流分析用的机电复合传动系统的参数；

步骤2.根据输入参数，对所述机电复合传动功率流通用分析系统中的所述机械功率耦合单元、机电功率转换模块、机械功率转换模块及功率源单元进行功率流分析，得到功率流分析结果；

步骤3.根据所述功率流分析结果，将所述机电复合传动功率流通用分析系统转化为功率流图，即得到当前机电复合传动装置的功率流图。

优选的，所述步骤1包括：

输入功率流分析用的机电复合传动系统的结构代码、功率源单元参数、机械功率转换单元参数、机械功率耦合单元参数及机电功率转换单元参数；

其中，所述机械功率转换单元参数中包括结构描述矩阵；

所述结构描述矩阵的获取方法包括：

对所述机械功率耦合单元中的各个构件的受力端均进行描述；并用所述结构描述矩阵的一行描述所述机械功率耦合单元中构件的受力端。

优选的，所述步骤2包括：

步骤2-1：进行所述主动轮及履带R1、主动轮及履带R2、侧传动T6、侧传动T7、变速机构T4及变速机构T5的功率流分析；

步骤2-2：根据所述机电复合传动系统的结构代码判断是否存在汇流排C1；

若存在，则进入步骤2-4；若不存在，则进入步骤2-3；

步骤2-3：对对所述机电复合传动功率流通用分析系统中的与所述汇流排C1相关得的各变量赋值；

步骤2-4：进行所述汇流排C1、变速机构T8及电机M1的功率流分析；

步骤2-5：根据所述机电复合传动系统的结构代码判断是否存在所述汇流排C2；

若存在，则进入步骤2-6；若不存在，则进入步骤2-7；

步骤2-6：进行所述汇流排C2的功率流分析；

步骤2-7：对所述机电复合传动功率流通用分析系统中的与所述汇流排C2相关的各变量赋值；

步骤2-8：根据所述机电复合传动系统的结构代码判断是否存在所述电机M2；

若存在，则进入步骤2-9；若不存在，则进入步骤2-10；

步骤2-9：进行所述变速机构T1及所述电机M2的功率流分析；

步骤2-10：根据所述机电复合传动系统的结构代码判断是否存在所述电机M3；

若存在，则进入步骤2-11；若不存在，则进入步骤2-12；

步骤2-11：进行所述变速机构T2及电机M3的功率流分析；

步骤2-12：根据所述机电复合传动系统的结构代码判断是否存在所述变速机构T3；

若存在，则进入步骤2-13；若不存在，则进入步骤2-14；

步骤2-13：进行所述变速机构T3的功率流分析；

步骤2-14：输出全部的功率流分析结果。

其中，所述步骤2-1中的对所述主动轮及履带R1及主动轮及履带R2进行功率流分析包括：

计算所述主动轮及履带R1及所述主动轮及履带R2的转速、扭矩及功率。

优选的，所述步骤2中对所述侧传动T6、侧传动T7、变速机构T4、变速机构T5、变速机构T8、变速机构T1、变速机构T2及变速机构T3的功率流分析的方法相同，均为求得各变速机构或侧传动的输出端转速、扭矩及功率；

所述步骤2中的所述电机M1、电机M2及电机M3的功率流分析的方法相同，均为计算得到所述电机M1、电机M2及电机M3的功率矩阵。

优选的，所述步骤2中的所述汇流排C1及C2的功率流分析的方法相同，如下：

a.生成所述机械功率耦合单元的转速分析方程的系数矩阵；

b.根据所述机械功率耦合单元的转速分析方程进行转速分析，获得各受力端的转速向量；

c.根据机械功率耦合单元结构描述矩阵和转速向量获得转速矩阵；

d.生成所述机械功率耦合单元的扭矩分析方程的系数矩阵；

e.根据所述机械功率耦合单元的扭矩分析方程进行扭矩分析，获得各受力端的扭矩向量；

f.根据所述机械功率耦合单元的结构描述矩阵和扭矩向量获得扭矩矩阵；

g.根据所述机械功率耦合单元转速矩阵及扭矩矩阵获得单元内部各构件各受力端的功率矩阵。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种机电复合传动功率流通用分析系统及方法，系统包括：机电功率转换模块、机械功率转换模块、功率源单元及机械功率耦合单元；方法对系统中各功能单元的功率流分析，基于各功能单元的功率流分析方法及机电复合传动系统通用结构形成了机电复合传动功率流通用分析方法。本发明提出系统首次提出了机电复合传动系统通用结构，其结构准确且适用性高，其方法有效且可靠地实现了对机电复合传动功率流的准确分析及获取，适用于任意结构的机电复合传动系统，为机电复合传动功率流分析提供了有效的理论依据，完善了机电复合传动设计理论。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：

1、本发明所提供的技术方案中，系统包括：机电功率转换模块、机械功率转换模块、功率源单元及机械功率耦合单元；本发明提出系统首次提出了机电复合传动系统通用结构，其结构准确且适用性高。

2、本发明所提供的技术方案，方法对系统中各功能单元的功率流分析，基于各功能单元的功率流分析方法及机电复合传动系统通用结构形成了机电复合传动功率流通用分析方法；有效且可靠地实现了对机电复合传动功率流的准确分析及获取，适用于任意结构的机电复合传动系统。

3、本发明所提供的技术方案，为机电复合传动功率流分析提供了有效的理论依据，完善了机电复合传动设计理论。

4、本发明提供的技术方案，应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。

附图说明

图1是本发明的一种机电复合传动功率流通用分析系统的总结构示意图；

图2是本发明的一种机电复合传动功率流通用分析系统的详细结构示意图；

图3是本发明的一种机电复合传动功率流通用分析方法的流程示意图；

图4为本发明具体应用例中的实施所基于的动力源及机电复合传动系统通用结构简图；

图5为本发明具体应用例中的机电复合传动通用的功率流架构图；

图6为本发明具体应用例中的机电复合传动功率流通用分析方法流程图；

图7为本发明具体应用例中的功率源单元功率流图；

图8为本发明具体应用例中的机械功率转换单元功率流图；

图9为本发明具体应用例中的机械功率耦合单元功率流分析流程图；

图10为本发明具体应用例中的生成机械功率耦合单元转速分析方程系数矩阵的流程图；

图11为本发明具体应用例中的生成机械功率耦合单元扭矩分析方程系数矩阵的流程图；

图12为本发明具体应用例中的机电功率转换单元功率流图；

图13为本发明具体应用例中的所分析的某机电复合传动系统的结构简图；

图14为本发明具体应用例中的功率源单元R1和R2的功率流图；

图15为本发明具体应用例中的机械功率转换单元T6和T7的功率流图；

图16为本发明具体应用例中的机械功率转换单元T4和T5的功率流图；

图17为本发明具体应用例中的机械功率耦合单元C1的功率流图；

图18为本发明具体应用例中的机械功率转换单元T8的功率流图；

图19为本发明具体应用例中的机电功率转换单元M1的功率流图；

图20为本发明具体应用例中的机械功率转换单元T1的功率流图；

图21为本发明具体应用例中的机电功率转换单元M2的功率流图；

图22为本发明具体应用例中的所分析的某机电复合传动系统的功率流图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种机电复合传动功率流通用分析系统，包括：机电功率转换模块、机械功率转换模块、功率源单元及机械功率耦合单元；

机电功率转换模块包括电机单元1及电机单元2；

机械功率转换模块包括机械单元1、机械单元2、及分别设置在机械功率耦合单元两侧的机械单元3和机械单元4，机械单元1连接电机单元1及机械功率耦合单元，机械单元2连接电机单元2及机械功率耦合单元；

功率源单元有2个，且分别设置与机械单元3和机械单元4连接。

如图2所示，电机单元1包括电机M2和电机M3；

电机M2和电机M3均连接至机械单元1；

电机单元2为电机M1，且电机M1与机械单元2连接。

其中，机械单元1包括均连接至机械功率耦合单元的变速机构T3、变速机构T1及变速机构T2，且变速机构T1与电机M2连接，变速机构T2与电机M3连接；

机械单元2为变速机构T8，且变速机构T8连接机械功率耦合单元与电机M1；

机械单元3包括依次连接的侧传动T6及变速机构T4，且侧传动T6与一个功率源单元连接，变速机构T4连接至机械功率耦合单元；

机械单元4包括依次连接的侧传动T7及变速机构T5，且侧传动T7与另一个功率源单元连接，变速机构T5连接至机械功率耦合单元。

其中，机械功率耦合单元包括功率耦合机构C2、及分别设置在功率耦合机构C2两侧的两个汇流排C1；

一个汇流排C1与变速机构T4连接，另一个汇流排C1与变速机构T5连接；

功率耦合机构C2连接变速机构T3、变速机构T1及变速机构T2。

其中，一个功率源单元为主动轮及履带R1，另一个功率源单元为主动轮及履带R2；

主动轮及履带R1与侧传动T6连接；

主动轮及履带R2与侧传动T7连接。

如图3所示，本发明提供一种机电复合传动功率流通用分析方法，方法用一种机电复合传动功率流通用分析系统实现，系统包括机电功率转换模块、机械功率转换模块、功率源单元及机械功率耦合单元；机电功率转换模块包括电机单元1及电机单元2；机械功率转换模块包括机械单元1、机械单元2、机械单元3和机械单元4；电机单元1包括电机M2和电机M3；电机单元2为电机M1，机械单元1包括均连接至机械功率耦合单元的变速机构T3、变速机构T1及变速机构T2；机械单元2为变速机构T8；机械单元3包括依次连接的侧传动T6及变速机构T4；机械单元4包括依次连接的侧传动T7及变速机构T5；机械功率耦合单元包括功率耦合机构C2、及分别设置在功率耦合机构C2两侧的两个汇流排C1；一个汇流排C1与变速机构T4连接，另一个汇流排C1与变速机构T5连接；功率耦合机构C2连接变速机构T3、变速机构T1及变速机构T2；一个功率源单元为主动轮及履带R1，另一个功率源单元为主动轮及履带R2；主动轮及履带R1与侧传动T6连接；主动轮及履带R2与侧传动T7连接；

包括如下步骤：

步骤1.输入功率流分析用的机电复合传动系统的参数；

步骤2.根据输入参数，对机电复合传动功率流通用分析系统中的机械功率耦合单元、机电功率转换模块、机械功率转换模块及功率源单元进行功率流分析，得到功率流分析结果；

步骤3.根据功率流分析结果，将机电复合传动功率流通用分析系统转化为功率流图，即得到当前机电复合传动装置的功率流图。

其中，步骤1包括：

输入功率流分析用的机电复合传动系统的结构代码、功率源单元参数、机械功率转换单元参数、机械功率耦合单元参数及机电功率转换单元参数；

其中，机械功率转换单元参数中包括结构描述矩阵。

其中，结构描述矩阵的获取方法包括：

对机械功率耦合单元中的各个构件的受力端均进行描述；并用结构描述矩阵的一行描述机械功率耦合单元中构件的受力端。

其中，步骤2包括：

步骤2-1：进行主动轮及履带R1、主动轮及履带R2、侧传动T6、侧传动T7、变速机构T4及变速机构T5的功率流分析；

步骤2-2：根据机电复合传动系统的结构代码判断是否存在汇流排C1；

若存在，则进入步骤2-4；若不存在，则进入步骤2-3；

步骤2-3：对对机电复合传动功率流通用分析系统中的与汇流排C1相关得的各变量赋值；

步骤2-4：进行汇流排C1、变速机构T8及电机M1的功率流分析；

步骤2-5：根据机电复合传动系统的结构代码判断是否存在汇流排C2；

若存在，则进入步骤2-6；若不存在，则进入步骤2-7；

步骤2-6：进行汇流排C2的功率流分析；

步骤2-7：对机电复合传动功率流通用分析系统中的与汇流排C2相关的各变量赋值；

步骤2-8：根据机电复合传动系统的结构代码判断是否存在电机M2；

若存在，则进入步骤2-9；若不存在，则进入步骤2-10；

步骤2-9：进行变速机构T1及电机M2的功率流分析；

步骤2-10：根据机电复合传动系统的结构代码判断是否存在电机M3；

若存在，则进入步骤2-11；若不存在，则进入步骤2-12；

步骤2-11：进行变速机构T2及电机M3的功率流分析；

步骤2-12：根据机电复合传动系统的结构代码判断是否存在变速机构T3；

若存在，则进入步骤2-13；若不存在，则进入步骤2-14；

步骤2-13：进行变速机构T3的功率流分析；

步骤2-14：输出全部的功率流分析结果。

其中，步骤2-1中的对主动轮及履带R1及主动轮及履带R2进行功率流分析包括：

计算主动轮及履带R1及主动轮及履带R2的转速、扭矩及功率。

其中，步骤2中对侧传动T6、侧传动T7、变速机构T4、变速机构T5、变速机构T8、变速机构T1、变速机构T2及变速机构T3的功率流分析的方法相同，均为求得各传动侧或变速机构的输出端转速、扭矩及功率。

其中，步骤2中的汇流排C1及C2的功率流分析的方法相同，如下：

a.生成机械功率耦合单元的转速分析方程的系数矩阵；

b.根据机械功率耦合单元的转速分析方程进行转速分析，获得各受力端的转速向量；

c.根据机械功率耦合单元结构描述矩阵和转速向量获得转速矩阵；

d.生成机械功率耦合单元的扭矩分析方程的系数矩阵；

e.根据机械功率耦合单元的扭矩分析方程进行扭矩分析，获得各受力端的扭矩向量；

f.根据机械功率耦合单元的结构描述矩阵和扭矩向量获得扭矩矩阵；

g.根据机械功率耦合单元转速矩阵及扭矩矩阵获得单元内部各构件各受力端的功率矩阵。

其中，步骤2中的电机M1、电机M2及电机M3的功率流分析的方法相同，均为计算得到电机M1、电机M2及电机M3的功率矩阵。

其中，步骤3包括：

根据功率流分析结果及机电复合传动装置的结构简图，将机电复合传动系统中的各个功能单元的功率流图进行连接，得到整个机电装置的功率流图。

本发明提供利用一种机电复合传动功率流通用分析系统进行机电复合传动功率流分析的方法，具体如下：

如图4所示。机电复合传动系统通用结构包括：电机(1)、电机(2)、变速机构(3)、变速机构(4)、变速机构(5)、功率耦合机构(6)、汇流排(7)、变速机构(8)、电机(9)、变速机构(10)、侧传动(11)和主动轮及履带(12)。动力源通用结构包括：发动机(13)、功率分配机构(14)、变速机构(15)、发电机(16)和电池(17)。其中，汇流排(7)包含左右两个具有相同结构的汇流排，变速机构(8)包含左右两个具有相同结构的变速机构，侧传动(11)包含左右两个具有相同结构的侧传动机构，主动轮及履带(12)包含左右两侧具有相同结构的主动轮及履带。

对机电复合传动系统通用结构中的部件进行分类抽象，简化出若干类功能单元，包括：

功率源单元：传递和接收功率的终端单元，如履带及主动轮(12)(接收路面转向再生功率或将功率输出至路面)，分别用符号R1和R2表示左右两个功率源。

机械功率转换单元：对机械功率进行转换，将输入的转矩和转速变换为不同的转矩和转速值，如变速机构(3)、(4)、(5)、(8)、(10)以及侧传动(11)。用符号T1、T2、T3分别表示变速机构(3)、(4)、(5)；用符号T4和T5分别表示变速机构(8)所包含的左右两个具有相同结构的变速机构；用符号T6和T7分别表示侧传动(11)所包含的左右两个具有相同结构的侧传动机构；用符号T8表示变速机构(10)。

机械功率耦合单元：表达机械功率的分布和汇集关系，如功率耦合机构(6)和汇流排(7)。用符号C1表示合并后的两个汇流排，用符号C2表示功率耦合机构6。

机电功率转换单元：将机械功率转换为电气功率，或者将电气功率转换为机械功率，如电机(1)、(2)、(9)。用符号M2、M3及M1分别表示电机(1)、(2)和(9)。

本发明的机电复合传动通用功率流架构图如附图5所示。

本发明的机电复合传动功率流通用分析方法流程图如附图6所示，功率流分析方法包括如下步骤：

步骤S1：输入需要进行功率流分析的机电复合传动系统的结构代码F。采用一组由0和1组成的行向量F∈R^1×12表征待分析的机电复合传动系统的结构，若F(k)＝1表示该机电复合传动系统中有元件k，若F(k)＝0表示无元件k，这样通过一组代码就可以确定某机电复合传动系统的具体结构。本实施例中对某零差速式机电复合传动系统进行功率流分析，其结构简图如附图13所示，其结构代码为：F＝[1,0,1,0,0,0,1,0,1,0,1,1]，表示该机电复合传动系统中包含：电机1、变速机构3、汇流排7、电机9、侧传动11和主动轮及履带12。

步骤S2：输入功率源单元参数：车辆质量m(kg)、履带接地段长度L(m)、履带中心距B(m)、主动轮半径r_z(m)、滚动阻力系数f、最大转向阻力系数μ_max、相对转向半径ρ、车速V(km/h)，本实施例中功率源单元参数为：m＝45000kg,L＝4.6m,B＝2.8m,f＝0.04,μ_max＝0.6，r_z＝0.318m，ρ＝15,V＝10km/h。

步骤S3：依次输入各机械功率转换单元参数：传动比I_Ti及机械功率转换效率η_Ti,i＝1,2,…,8；

若所分析的机电复合传动系统中无机械功率转换单元Ti，则I_Ti＝1,η_Ti＝1。当然，若存在机械功率转换单元Ti且挡位为直接挡，即传动比为1，那么也有I_Ti＝1,η_Ti＝1。

本实施例中各机械功率转换单元的传动比及机械功率转换效率为：

I_T1＝1,η_T1＝1

I_T2＝1,η_T2＝1

I_T3＝1,η_T4＝1

I_T4＝1,η_T4＝1

I_T5＝1,η_T5＝1

I_T6＝4,η_T6＝0.96

I_T7＝4,η_T7＝0.96

I_T8＝1,η_T8＝1

步骤S4：依次输入各机械功率耦合单元参数：结构描述矩阵Q_Cn、行星排参数向量K_Cn，n＝1,2。对机械功率耦合单元中的每个构件的受力端进行描述，获得每个机械功率耦合单元结构描述矩阵Q_Cn，n＝1,2，具体方法为：

定义受力端向量G_C。其中，G_C(1)代表机械功率耦合单元的第一行星排太阳轮；G_C(2)代表机械功率耦合单元的第一行星排齿圈；G_C(3)代表机械功率耦合单元的第一行星排行星架；G_C(4)代表机械功率耦合单元的第二行星排太阳轮；G_C(5)代表机械功率耦合单元的第二行星排齿圈；G_C(6)代表机械功率耦合单元的第二行星排行星架；G_C(7)代表机械功率耦合单元的第三行星排太阳轮；G_C(8)代表机械功率耦合单元的第三行星排齿圈；G_C(9)代表机械功率耦合单元的第三行星排行星架；G_C(10)代表机械功率耦合单元的第一输入端；G_C(11)代表机械功率耦合单元的第二输入端；G_C(12)代表机械功率耦合单元的第三输入端；G_C(13)代表机械功率耦合单元的第一输出端；G_C(14)代表机械功率耦合单元的第二输出端。

用结构描述矩阵Q_Cn的一行描述机械功率耦合单元Cn的一个构件的受力端。若Q_Cn(j,h)＝1，表示G_C(h)为机械功率耦合单元Cn的第j个构件的一个受力端；若Q_Cn(j,h)＝0，表示G_C(h)不是机械功率耦合单元Cn第j个构件的受力端。若所分析的机电复合传动系统中无机械功率耦合单元Cn，则Q_Cn＝0。

机械功率耦合单元Cn的行星排参数向量K_Cn(n＝1,2)的元素为单元中所有行星排参数。K_Cn(1)为机械功率耦合单元Cn的第一行星排参数，K_Cn(2)为机械功率耦合单元Cn的第二行星排参数，K_Cn(3)为机械功率耦合单元Cn的第三行星排参数。若所分析的机电复合传动系统中无机械功率耦合单元Cn，则K_Cn＝0。

本实施例中各机械功率耦合单元的结构描述矩阵、行星排参数向量为：

Q_C2＝0,K_C2＝0

步骤S5：输入各机电功率转换单元参数：机电功率转换效率η_mep,(p＝1,2,3)。若所分析的机电复合传动系统中无机电功率转换单元Mp，则η_mep＝0。本实施例中，各机电功率转换单元的参数为：

η_me1＝0.9

η_me2＝0

η_me3＝0.9

步骤S6：进行功率源单元R1、R2的功率流分析。

功率源单元R1、R2的转速、扭矩及功率为：

P_R1＝n_R1M_R1/9550,P_R2＝n_R2M_R2/9550

η_x＝0.95-0.003V

式中，P_R1和P_R2为功率源单元R1、R2的功率(kW)；n_R1和n_R2为两侧主动轮转速(r/min)；M_R1和M_R2为两侧主动轮扭矩(N.m)；η_x为行动系统效率；μ为转向阻力系数。P_Rq＞0,q＝1,2表示该功率源单元向地面输出功率(如履带车辆转向时位于外侧的功率源单元)，在功率流图中表现为功率源功率流入功率源单元Rq；P_Rq＜0,q＝1,2表示该功率源单元吸收由地面传递来的功率(如履带车辆再生转向时位于内侧的功率源单元)，在功率流图中表现为功率源功率流出功率源单元Rq。两种情况下的功率流图如附图7所示。

本实施例中，功率源单元R1、R2的转速、转矩和功率分别为：

n_R1＝80.6r/min,n_R2＝86.2r/min

M_R1＝-7434N.m,M_R2＝14880N.m

P_R1＝-62.7kW,P_R2＝134.3kW

功率源单元R1、R2的功率流图如附图14所示，功率源单元R1吸收了由地面传递来的功率62.7kW，功率源单元R2向地面输出功率134.3kW。

步骤S7：进行机械功率转换单元T6和机械功率转换单元T7功率流分析。

机械功率转换单元Ti的功率流分析方法为：

式中，N_outTi和N_inTi分别为机械功率转换单元Ti的输出端和输入端转速，r/min；M_outTi和M_inTi分别为机械功率转换单元Ti的输出端和输入端扭矩，N.m；P_outTi和P_inTi分别为机械功率转换单元Ti的输出端和输入端功率，kW。每个功能单元的输入端及输出端可参见附图4，图中所有的箭头均指向各单元的输入端。

各机械功率转换单元的输出端转速、扭矩及功率分别为：

N_outT4＝N_inT6,M_outT4＝-M_inT6,P_outT4＝-P_inT6

N_outT5＝N_inT7,M_outT5＝-M_inT7,P_outT5＝-P_inT7

N_outT6＝n_R1,M_outT6＝-M_R1,P_outT6＝-P_R1

N_outT7＝n_R2,M_outT7＝-M_R2,P_outT7＝-P_R2

式中，

分别为机械功率耦合单元Cn的三个输入端转速，r/min；

分别为机械功率耦合单元Cn的三个输入端扭矩，N.m；

分别为机械功率耦合单元Cn的三个输入端功率，kW。

若P_outTi＞0，P_inTi＜0表示机械功率的流向为由机械功率转换单元Ti的输出端流向输入端，在功率流图中表现为输出端功率流入机械功率转换单元Ti，而输入端功率流出机械功率转换单元Ti。若P_outTi＜0，P_inTi＞0表示机械功率的流向为由机械功率转换单元Ti的输入端流向输出端，在功率流图中表现为输出端功率流出机械功率转换单元Ti，而输入端功率流入机械功率转换单元Ti。两种情况下的功率流图如附图8所示。

本实施例中机械功率转换单元T6和T7的输入端输出端的转速、扭矩及功率分别为：

N_outT6＝80.6r/min,M_outT6＝7434N.m,P_outT6＝62.7kW

N_inT6＝322.4r/min,M_inT6＝-1784.1N.m,P_inT6＝-60.2kW

N_outT7＝86.2r/min,M_outT7＝-14880N.m,P_outT7＝-134.3kW

N_inT7＝344.8r/min,M_inT7＝3875N.m,P_inT7＝139.9kW

本实施例中机械功率转换单元T6和机械功率转换单元T7的功率流图如附图15所示。机械功率转换单元T6由输出端流入功率62.7kW，由输入端流出功率60.2kW。机械功率转换单元T7由输入端流入功率139.9kW，由输出端流出功率134.3kW。

步骤S8：进行机械功率转换单元T4和机械功率转换单元T5功率流分析；机械功率转换单元T4和机械功率转换单元T5功率流分析参照机械功率转换单元功率流分析流程，在步骤S7中已做详细说明。

本实施例中机械功率转换单元T4和T5的输入端输出端的转速、扭矩及功率分别为：

N_outT4＝322.4r/min,M_outT4＝1784.1N.m,P_outT4＝60.2kW

N_inT4＝322.4r/min,M_inT4＝-1784.1N.m,P_inT4＝-60.2kW

N_outT5＝344.8r/min,M_outT5＝-3875N.m,P_outT5＝-139.9kW

N_inT5＝344.8r/min,M_inT5＝3875N.m,P_inT5＝139.9kW

本实施例中机械功率转换单元T4和机械功率转换单元T5的功率流图如附图16所示。机械功率转换单元T4由输出端流入功率60.2kW，由输入端流出功率60.2kW。机械功率转换单元T5由输入端流入功率139.9kW，由输出端流出功率139.9kW。

步骤S9：根据机电复合传动系统结构代码判断是否存在机械功率耦合单元C1，若存在，则进入步骤S11，若不存在，则进入步骤S10；

若机电复合传动系统结构代码第七个元素为F(7)＝1，则表示存在机械功率耦合单元C1；若F(7)＝0，则表示不存在机械功率耦合单元C1。

本实施例中F(7)＝1，表示存在机械功率耦合单元C1，进入步骤S10。

步骤S10：对相关变量进行赋值。

对以下变量进行赋值：

式中，

分别为机械功率耦合单元Cn的两个输出端转速，r/min；

分别为机械功率耦合单元Cn的两个输出端扭矩，N.m；

分别为机械功率耦合单元Cn的两个输出端功率，kW。

步骤S11：进行机械功率耦合单元C1的功率流分析；机械功率转换单元功率流分析流程如附图9所示。

步骤S111：生成机械功率耦合单元转速分析方程的系数矩阵A_NCn，流程如附图10所示。

步骤S11101：输入机械功率耦合单元n的参数：结构描述矩阵Q_Cn、行星排向量K_Cn；

步骤S11102：获得机械功率耦合单元n的行星排数目N_Cn，N_Cn等于行星排向量K_Cn中的元素的数量；

步骤S11103：系数矩阵A_NCn的第1行和第2行为：

步骤S11104：记录系数矩阵A_NCn需要生成下一行的行号：y＝3；

步骤S11105：判断是否对机械功率耦合单元C1进行转速分析，如果是，则进入步骤S11106，如果否，则进入步骤S11108；

步骤S11106：系数矩阵A_NCn的第y行为：

步骤S11107：系数矩阵A_NCn需要生成下一行的行号y加1：y＝y+1；

步骤S11108：判断N_Cn是否等于3，如果是，则进入步骤S11111；如果否，则进入步骤S11109；

步骤S11109：系数矩阵A_NCn的第y和第y+1行为：

A_NCn(y,1)＝1,A_NCn(y,2)＝K_Cn(1),

A_NCn(y,3)＝-[1+K_Cn(1)],

A_NCn(y,r)＝0,r≠1,2,3

A_NCn(y+1,1)＝1,A_NCn(y+1,2)＝K_Cn(2),

A_NCn(y+1,3)＝-[1+K_Cn(2)],

A_NCn(y+1,r)＝0,r≠1,2,3

步骤S11110：系数矩阵A_NCn需要生成下一行的行号y加2：y＝y+2；

步骤S11111：系数矩阵A_NCn的第y～y+2行为：

A_NCn(y,1)＝1,A_NCn(y,2)＝K_Cn(1),A_NCn(y,3)＝-[1+K_Cn(1)],

A_NCn(y,r)＝0,r≠1,2,3

A_NCn(y+1,1)＝1,A_NCn(y+1,2)＝K_Cn(2),A_NCn(y+1,3)＝-[1+K_Cn(2)],

A_NCn(y+1,r)＝0,r≠1,2,3

A_NCn(y+2,1)＝1,A_NCn(y+2,2)＝K_Cn(3),A_NCn(y+2,3)＝-[1+K_Cn(3)],

A_NCn(y+2,r)＝0,r≠1,2,3

步骤S11112：系数矩阵A_NCn需要生成下一行的行号y加3：y＝y+3；

步骤S11113：为循环变量j赋初值：j＝1；

步骤S11114：判断变量j是否大于机械功率耦合单元Cn结构描述矩阵Q_Cn的总行数J_Cn，如果是，则进入步骤S11124，如果否，则进入步骤S11115；

步骤S11115：判断

(即构件j是否为二力构件)，如果是，则进入步骤S11116，如果否，则进入步骤S11118；

步骤S11116：系数矩阵A_NCn的第y行为：

若Q_Cn(j,r1)＝1,Q_Cn(j,r2)＝1

步骤S11117：系数矩阵A_NCn需要生成下一行的行号y加1：y＝y+1；

步骤S11118：判断

(即构件j是否为三力构件)，如果是，则进入步骤S11119，如果否，则进入步骤S11121；

步骤S11119：系数矩阵A_NCn的第y和第y+1行为：

若Q_Cn(j,r1)＝1,Q_Cn(j,r2)＝1,Q_Cn(j,r3)＝1

步骤S11120：系数矩阵A_NCn需要生成下一行的行号y加2：y＝y+2；

步骤S11121：系数矩阵A_NCn的第y～y+2行为：

若Q_Cn(j,r1)＝Q_Cn(j,r2)＝Q_Cn(j,r3)＝Q_Cn(j,r4)＝1

步骤S11122：系数矩阵A_NCn需要生成下一行的行号y加3：y＝y+3；

步骤S11123：循环变量j加1：j＝j+1；

步骤S11124：为循环变量r赋初值：r＝1，为变量b赋初值：b＝1；

步骤S11125：判断r>14？(即是否超出A_NCn的总列数)，如果是，则进入步骤S11130，如果否，则进入步骤S11126；

步骤S11126：判断

(即是否A_NCn的第r列元素之和为0，即机械功率耦合单元Cn是否存在受力端G_C(r))，如果是，则进入步骤S11129，如果否，则进入步骤S11127；

步骤S11127：Temp(j,b)＝A_NCn(j,r),j＝1,2,…,J_Cn，将A_NCn的第r列赋给临时变量Temp的第b列；

步骤S11128：变量b加1：b＝b+1；

步骤S11129：循环变量r加1：r＝r+1；

步骤S11130：将临时变量Temp的值赋给A_NCn。

根据机械功率耦合单元转速分析方程系数矩阵的生成流程可以得到本实施例中机械功率耦合单元C1的系数矩阵A_NC1为：

步骤S112：利用机械功率耦合单元转速分析方程进行转速分析，获得各受力端的转速向量X_NCn。

机械功率耦合单元转速分析方程为：

那么，方程的解为：

X_NCn＝A_NCn ^-1b_NCn

本实施例中机械功率耦合单元C1的转速分析方程为：

利用机械功率耦合单元转速分析方程可以得到转速向量X_NC1为：

X_NC1＝[-44.8,444.8,322.4,44.8,444.8,344.8,-44.8,44.8,444.8,322.4,344.8]^T

步骤S113：利用机械功率耦合单元结构描述矩阵和转速向量获得转速矩阵N_Cn。

定义点乘运算

式中，E∈R^U×W，F∈R^U×W，运算规则为将E、F中的对应元素做乘法运算，即：

S(u,w)＝E(u,w)*F(u,w),u＝1,2,…,U.w＝1,2,…,W.

剔除结构描述矩阵Q_Cn中全部为零的列，N_Cn计算方法为：

共J_Cn行

本实施例中机械功率耦合单元C1的转速矩阵N_C1为：

步骤S114：利用生成机械功率耦合单元扭矩分析方程的系数矩阵A_MCn，流程如附图11所示。

步骤S11401：输入机械功率耦合单元Cn的参数：结构描述矩阵Q_Cn、行星排向量K_Cn；

步骤S11402：获得机械功率耦合单元Cn的行星排数目N_Cn，N_Cn等于行星排向量K_Cn中的元素的数量；

步骤S11403：系数矩阵A_MCn的第1行和第2行为：

步骤S11404：系数矩阵A_MCn的第3～6行为：

A_MCn(3,1)＝K_Cn(1),A_MCn(3,2)＝-1,A_MCn(3,r)＝0,r＝3,4,…,14

A_MCn(4,1)＝1+K_Cn(1),A_MCn(4,3)＝1,A_MCn(4,r)＝0,r＝2,…,14,且r≠3

A_MCn(5,1)＝K_Cn(2),A_MCn(5,2)＝-1,A_MCn(5,r)＝0,r＝3,4,…,14

A_MCn(6,1)＝1+K_Cn(2),A_MCn(6,3)＝1,A_MCn(6,r)＝0,r＝2,…,14,且r≠3

步骤S11405：记录系数矩阵A_NCn需要生成下一行的行号：y＝7；

步骤S11406：判断N_Cn是否等于3，如果是，则进入步骤S11407；如果否，则进入步骤S11409；

步骤S11407：系数矩阵A_MCn的第y和第y+1行为：

A_MCn(y,1)＝K_Cn(3),A_MCn(y,2)＝-1,A_MCn(y,r)＝0,r＝3,4,…,14

A_MCn(y+1,1)＝K_Cn(3),A_MCn(y+1,2)＝-1,A_MCn(y+1,r)＝0,r＝3,4,…,14

步骤S11408：系数矩阵A_MCn需要生成下一行的行号y加2：y＝y+2；

步骤S11409：为循环变量j赋初值：j＝1；

步骤S11410：判断变量j是否大于机械功率耦合单元Cn结构描述矩阵Q_Cn的总行数J_Cn，如果是，则进入步骤S11414，如果否，则进入步骤S11411；

步骤S11411：系数矩阵A_MCn的第y行为：

A_MCn(y,r)＝Q_Cn(j,r),r＝1,2,…,14

步骤S11412：系数矩阵A_MCn需要生成下一行的行号y加1：y＝y+1；

步骤S11413：循环变量j加1：j＝j+1；

步骤S11414：为循环变量r赋初值：r＝1，为变量b赋初值：b＝1；

步骤S11415：判断r>14？(即是否超出A_MCn的总列数)，如果是，则进入步骤S11420，如果否，则进入步骤S11416；

步骤S11416：判断

(即是否A_MCn的第r列元素之和为0，即机械功率耦合单元Cn是否存在受力端G_C(r))，如果是，则进入步骤S11419，如果否，则进入步骤S11417；

步骤S11417：Temp(j,b)＝A_MCn(j,r),j＝1,2,…,J_Cn，将A_MCn的第r列赋给临时变量Temp的第b列；

步骤S11418：变量b加1：b＝b+1；

步骤S11419：循环变量r加1：r＝r+1；

步骤S11420：将临时变量Temp的值赋给A_MCn。

根据机械功率耦合单元扭矩分析方程系数矩阵的生成流程可以得到本实施例中机械功率耦合单元C1的系数矩阵A_MC1为：

步骤S115：利用机械功率耦合单元扭矩分析方程进行扭矩分析，获得各受力端的扭矩向量X_MCn。

机械功率转换单元扭矩分析方程为：

那么，方程的解为：

X_MCn＝A_MCn ^-1b_MCn

机械功率耦合单元C1的扭矩分析方程为：

利用机械功率耦合单元扭矩分析方程可以得到扭矩向量X_MC1为：

X_MC1＝[446,1338.1,-1784.1,-968.8,-2906.3,3875,-446,968.8,1568.2,1784.1,-3875]^T

步骤S116：利用机械功率耦合单元结构描述矩阵和扭矩向量获得扭矩矩阵M_Cn。

剔除结构描述矩阵Q_Cn中全部为零的列，M_Cn计算方法为：

共J_Cn行

本实施例中机械功率耦合单元C1的扭矩矩阵M_C1为：

步骤S117：利用机械功率耦合单元转速矩阵及扭矩矩阵获得功率矩阵P_Cn(kW)，单元内部各构件各受力端的功率矩阵：

本实施例中机械功率耦合单元C1的功率矩阵P_C1为：

步骤S118：根据功率矩阵绘制机械功率耦合单元功率流图。

功率矩阵中单元内各构件受力点功率数值为正代表输入功率，数值为负代表输出功率。与此相反，当分析功率在行星排中的流向时，数值为正代表输出功率，数值为负代表输入功率。在功率流图中，用箭头表示功率流动的方向。在同一构件中，箭头由功率数值为正的受力端指向功率数值为负的受力端。在一个行星排中，箭头由功率数值为负的受力端指向功率数值为正的受力端。

本实施例中机械功率耦合单元C1的功率流图如附图17所示。有四路功率流入机械功率耦合单元C1：数值为2.1kW的功率由第一输入端G_C(10)流入机械功率耦合单元C1，数值为4.5kW的功率由第二输入端G_C(11)流入机械功率耦合单元C1，数值为73.1kW的功率由第三输入端G_C(12)流入机械功率耦合单元C1，数值为60.2kW的功率由第一输出端G_C(13)流入机械功率耦合单元C1。为了便于描述分别将四路功率称为第一路功率、第二路功率、第三路功率及第四路功率。第一路功率经过第一行星排太阳轮G_C(1)，第四路功率经过第一行星排行星架G_C(3)，两路功率在第一行星排齿圈G_C(2)汇合成大小为62.3kW的功率，然后与第三路功率在第二行星排齿圈G_C(5)汇合成大小为135.4kW的功率。第二路功率经过第二行星排太阳轮G_C(4)与大小为135.4kW的功率在第二行星排行星架G_C(6)汇合成大小为139.9kW的功率，最终由第二输出端G_C(14)流出机械功率耦合单元C1。总结起来共有四路功率到达第二输出端G_C(14)的通道分别为：G_C(10)→G_C(1)→G_C(2)→G_C(5)→G_C(6)→G_C(14)、G_C(11)→G_C(4)→G_C(6)→G_C(14)、G_C(12)→G_C(5)→G_C(6)→G_C(14)、G_C(13)→G_C(3)→G_C(2)→G_C(5)→G_C(6)→G_C(14)。

步骤S12：进行机械功率转换单元T8的功率流分析；机械功率转换单元T8功率流分析参照机械功率转换单元功率流分析流程，在步骤S7中已做详细说明。

本实施例中机械功率转换单元T8的输入端输出端的转速和扭矩分别为：

N_outT8＝44.8r/min,M_outT8＝-1484.8N.m,P_outT8＝-6.6kW

N_inT8＝44.8r/min,M_inT8＝1484.8N.m,P_inT8＝6.6kW

本实施例中机械功率转换单元T8的功率流图如附图18所示，由输入端流入功率6.6kW，由输出端流出功率6.6kW。

步骤S13：进行机电功率转换单元M1的功率流分析；

机电功率转换单元的功率流分析流程为：

机电功率转换单元Mp的功率矩阵P_mep为：

P_mep＝[P_ep,P_mp]

P_m1＝-P_inT8，P_m2＝-P_inT1，P_m3＝-P_inT2

式中，P_ep为机电功率转换单元Mp输入端电功率，kW；P_mp为机电功率转换单元Mp输出端机械功率，kW。P_mp＜0表示该单元吸收电功率，输出机械功率(如工作在电动工况的电机)，在功率流图中表现为输入端电功率流入机电功率转换单元Mp，输出端机械功率流出机电功率转换单元Mp；P_mp＞0表示该单元吸收机械功率，输出电功率(如工作在发电工况的电机)，在功率流图中表现为输入端电功率流出机电功率转换单元Mp，输出端机械功率流入机电功率转换单元Mp。两种情况下的功率流图如附图12所示。

本实施例中，机电功率转换单元M1的功率矩阵P_me1为：

P_me1＝[7.3,-6.6]

机电功率转换单元M1的功率流图如附图19所示，由输入端吸收电功率7.3kW，由输出端输出机械功率6.6kW。

步骤S14：根据机电复合传动系统结构代码判断是否存在机械功率耦合单元C2，若存在，则进入步骤S15，若不存在，则进入步骤S16；

若机电复合传动系统结构代码第六个元素为F(6)＝1，则表示存在机械功率耦合单元C2，进入步骤S16；若F(6)＝0，则表示不存在机械功率耦合单元C2。

在本实施例中F(6)＝0，不存在机械功率耦合单元C2。

步骤S15：进行机械功率耦合单元C2的功率流分析；机械功率耦合单元C2功率流分析参照机械功率耦合单元功率流分析流程，在步骤S11中已做详细说明。

步骤S16：相关变量赋值；

对以下变量进行赋值：

若既不存在C2，也不存在C1：

N_outT1＝N_inT4,N_outT2＝N_inT5

M_outT1＝-M_inT4,M_outT2＝-M_inT5

P_outT1＝-P_inT4,P_outT2＝-P_inT5

若不存在C2，存在C1：

在本实施例中不存在机械功率耦合单元C2，而存在机械功率耦合单元C1，对以下变量进行赋值：

N_outT1＝444.8r/min,N_outT2＝444.8r/min

M_outT1＝-1568.2N.m,M_outT2＝-1568.2N.m

P_outT1＝-73.1kW,P_outT2＝-73.1kW

步骤S17：根据机电复合传动系统结构代码判断是否存在机电功率转换单元M2，若存在则进入步骤S18，若不存在，则进入步骤S20；

若机电复合传动系统结构代码第一个元素为F(1)＝1，则表示存在机电功率转换单元M2；若F(1)＝0，则表示不存在机电功率转换单元M2。

本实施例中F(1)＝1，则表示存在机电功率转换单元M2。

步骤S18：进行机械功率转换单元T1的功率流分析；机械功率转换单元T1功率流分析参照机械功率转换单元功率流分析流程，在步骤S7中已做详细说明。

本实施例中机械功率转换单元T1的输入端输出端的转速和扭矩分别为：

N_outT1＝444.8r/min,M_outT1＝-1568.2N.m,P_outT1＝-73.1kW

N_inT1＝444.8r/min,M_inT1＝1568.2N.m,P_inT1＝73.1kW

本实施例中机械功率转换单元T1的功率流图如附图20所示，由输入端流入功率73.1kW，由输出端流出功率73.1kW。

步骤S19：进行机电功率转换单元M2的功率流分析；机电功率转换单元M2功率流分析参照机电功率转换单元功率流分析流程，在步骤S13中已做详细说明。

本实施例中，机电功率转换单元M2的功率矩阵P_me2为：

P_me2＝[81.2,-73.1]

机电功率转换单元M2的功率流图如附图21所示，由输入端吸收电功率81.2kW，由输出端输出机械功率73.1kW。

步骤S20：根据机电复合传动系统结构代码判断是否存在机电功率转换单元M3，若存在则进入步骤S21，若不存在，则进入步骤S23；

若机电复合传动系统结构代码第二个元素为F(2)＝1，则表示存在机电功率转换单元M3；若F(2)＝0，则表示不存在机电功率转换单元M3。

本实施例中，F(2)＝0，则表示不存在机电功率转换单元M3，进入步骤S23。

步骤S21：进行机械功率转换单元T2的功率流分析；机械功率转换单元T2功率流分析参照机械功率转换单元功率流分析流程，在步骤S7中已做详细说明。

步骤S22：进行机电功率转换单元M3的功率流分析；机电功率转换单元M3功率流分析参照机电功率转换单元功率流分析流程，在步骤S13中已做详细说明。

步骤S23：根据机电复合传动系统结构代码判断是否存在机械功率转换单元T3，若存在则进入步骤S24，若不存在，则进入步骤S25；

若机电复合传动系统结构代码第五个元素为F(5)＝1，则表示存在机械功率转换单元T3；若F(5)＝0，则表示不存在机械功率转换单元T3。

本实施例中，F(5)＝0，则表示不存在机械功率转换单元T3，进入步骤S25。

步骤S24：进行机械功率转换单元T3的功率流分析；机械功率转换单元T3功率流分析参照机械功率转换单元功率流分析流程，在步骤S7中已做详细说明。

步骤S25：输出功率流分析结果。参照所分析的机电复合传动装置的结构简图将各个功能单元的功率流图进行连接得到整个装置的功率流图。

本实施例的机电复合传动装置的功率流图如附图22所示。分别对应四路流入机械功率耦合单元C1的功率：由机电功率转换单元M1将7.3kW电功率转换为6.6kW机械功率，然后分成两路功率，一路大小为2.1kW的功率进入机械功率耦合单元C1的第一输入端G_C(10)，成为第一路功率，另一路大小为4.5kW进入机械功率耦合单元C1的第二输入端G_C(11)，成为第二路功率；由机电功率转换单元M2将81.2kW电功率转换为73.1kW机械功率，进入机械功率耦合单元C1的第三输入端G_C(12)，成为第三路功率；功率源单元R1从地面吸收62.7kW功率经过机械功率转换单元T6、T4后，大小变为60.2kW，进入功率耦合单元C1的第一输出端G_C(13)，成为第四路功率。机械功率耦合单元C1输出139.9kW的功率经过机械功率转换单元T5、T7后，大小变为134.3kW，通过功率源单元R2输出至地面。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种机电复合传动功率流通用分析系统，其特征在于，所述系统包括：机电功率转换模块、机械功率转换模块、功率源单元及机械功率耦合单元；

所述机电功率转换模块包括电机单元1及电机单元2；

所述机械功率转换模块包括机械单元1、机械单元2、及分别设置在所述机械功率耦合单元两侧的机械单元3和机械单元4，所述机械单元1连接所述电机单元1及所述机械功率耦合单元，所述机械单元2连接所述电机单元2及所述机械功率耦合单元；

所述功率源单元有2个，且分别设置与所述机械单元3和机械单元4连接；

所述电机单元1包括电机M2和电机M3；

所述电机M2和电机M3均连接至所述机械单元1；

所述电机单元2为电机M1，且所述电机M1与所述机械单元2连接；

所述机械单元1包括均连接至所述机械功率耦合单元的变速机构T3、变速机构T1及变速机构T2，且所述变速机构T1与所述电机M2连接，所述变速机构T2与所述电机M3连接；

所述机械单元2为变速机构T8，且所述变速机构T8连接所述机械功率耦合单元与所述电机M1；

所述机械单元3包括依次连接的侧传动T6及变速机构T4，且所述侧传动T6与一个所述功率源单元连接，所述变速机构T4连接至所述机械功率耦合单元；

所述机械单元4包括依次连接的侧传动T7及变速机构T5，且所述侧传动T7与另一个所述功率源单元连接，所述变速机构T5连接至所述机械功率耦合单元；

所述机械功率耦合单元包括功率耦合机构C2、及分别设置在所述功率耦合机构C2两侧的两个汇流排C1；

一个所述汇流排C1与所述变速机构T4和所述变速机构T8连接，另一个所述汇流排C1与所述变速机构T5和所述变速机构T8连接；

所述功率耦合机构C2连接所述变速机构T3、变速机构T1及变速机构T2。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，一个所述功率源单元为主动轮及履带R1，另一个所述功率源单元为主动轮及履带R2；

所述主动轮及履带R1与所述侧传动T6连接；

所述主动轮及履带R2与所述侧传动T7连接。

3.一种机电复合传动功率流通用分析方法，所述方法用一种机电复合传动功率流通用分析系统实现，所述系统包括机电功率转换模块、机械功率转换模块、功率源单元及机械功率耦合单元；所述机电功率转换模块包括电机单元1及电机单元2；所述机械功率转换模块包括机械单元1、机械单元2、机械单元3和机械单元4；所述电机单元1包括电机M2和电机M3；所述电机单元2为电机M1，所述机械单元1包括均连接至所述机械功率耦合单元的变速机构T3、变速机构T1及变速机构T2；所述机械单元2为变速机构T8；所述机械单元3包括依次连接的侧传动T6及变速机构T4；所述机械单元4包括依次连接的侧传动T7及变速机构T5；所述机械功率耦合单元包括功率耦合机构C2、及分别设置在所述功率耦合机构C2两侧的两个汇流排C1；一个所述汇流排C1与所述变速机构T4和所述变速机构T8连接，另一个所述汇流排C1与所述变速机构T5和所述变速机构T8连接；所述功率耦合机构C2连接所述变速机构T3、变速机构T1及变速机构T2；一个所述功率源单元为主动轮及履带R1，另一个所述功率源单元为主动轮及履带R2；所述主动轮及履带R1与所述侧传动T6连接；所述主动轮及履带R2与所述侧传动T7连接；

其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1.输入功率流分析用的机电复合传动系统的参数；

步骤2.根据输入参数，对所述机电复合传动功率流通用分析系统中的所述机械功率耦合单元、机电功率转换模块、机械功率转换模块及功率源单元进行功率流分析， 得到功率流分析结果；

步骤3.根据所述功率流分析结果，将所述机电复合传动功率流通用分析系统转化为功率流图，即得到当前机电复合传动装置的功率流图；

所述步骤1包括：

输入功率流分析用的机电复合传动系统的结构代码、功率源单元参数、机械功率转换单元参数、机械功率耦合单元参数及机电功率转换单元参数；

其中，所述机械功率转换单元参数中包括结构描述矩阵；

所述结构描述矩阵的获取方法包括：

对所述机械功率耦合单元中的各个构件的受力端均进行描述；并用所述结构描述矩阵的一行描述所述机械功率耦合单元中构件的受力端；

所述步骤2包括：

步骤2-1：进行所述主动轮及履带R1、主动轮及履带R2、侧传动T6、侧传动T7、变速机构T4及变速机构T5的功率流分析；

步骤2-2：根据所述机电复合传动系统的结构代码判断是否存在汇流排C1；

若存在，则进入步骤2-4；若不存在，则进入步骤2-3；

步骤2-3：对所述机电复合传动功率流通用分析系统中的与所述汇流排C1相关得的各变量赋值；

步骤2-4：进行所述汇流排C1、变速机构T8及电机M1的功率流分析；

步骤2-5：根据所述机电复合传动系统的结构代码判断是否存在所述汇流排C2；

若存在，则进入步骤2-6；若不存在，则进入步骤2-7；

步骤2-6：进行所述汇流排C2的功率流分析；

步骤2-7：对所述机电复合传动功率流通用分析系统中的与所述汇流排C2相关的各变量赋值；

步骤2-8：根据所述机电复合传动系统的结构代码判断是否存在所述电机M2；

若存在，则进入步骤2-9；若不存在，则进入步骤2-10；

步骤2-9：进行所述变速机构T1及所述电机M2的功率流分析；

步骤2-10：根据所述机电复合传动系统的结构代码判断是否存在所述电机M3；

若存在，则进入步骤2-11；若不存在，则进入步骤2-12；

步骤2-11：进行所述变速机构T2及电机M3的功率流分析；

步骤2-12：根据所述机电复合传动系统的结构代码判断是否存在所述变速机构T3；

若存在，则进入步骤2-13；若不存在，则进入步骤2-14；

步骤2-13：进行所述变速机构T3的功率流分析；

步骤2-14：输出全部的功率流分析结果；

其中，所述步骤2-1中的对所述主动轮及履带R1及主动轮及履带R2进行功率流分析包括：

计算所述主动轮及履带R1及所述主动轮及履带R2的转速、扭矩及功率。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤2中对所述侧传动T6、侧传动T7、变速机构T4、变速机构T5、变速机构T8、变速机构T1、变速机构T2及变速机构T3的功率流分析的方法相同，均为求得各变速机构或侧传动的输出端转速、扭矩及功率；

所述步骤2中的所述电机M1、电机M2及电机M3的功率流分析的方法相同，均为计算得到所述电机M1、电机M2及电机M3的功率矩阵。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤2中的所述汇流排C1及C2的功率流分析的方法相同，如下：

a.生成所述机械功率耦合单元的转速分析方程的系数矩阵；

b.根据所述机械功率耦合单元的转速分析方程进行转速分析，获得各受力端的转速向量；

c.根据机械功率耦合单元结构描述矩阵和转速向量获得转速矩阵；

d.生成所述机械功率耦合单元的扭矩分析方程的系数矩阵；

e.根据所述机械功率耦合单元的扭矩分析方程进行扭矩分析，获得各受力端的扭矩向量；

f.根据所述机械功率耦合单元的结构描述矩阵和扭矩向量获得扭矩矩阵；

g.根据所述机械功率耦合单元转速矩阵及扭矩矩阵获得单元内部各构件各受力端的功率矩阵。

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