内燃机虚拟实验室开发

发布时间：2020-04-11 14:45

【摘要】：内燃机虚拟实验室是一款集成了软件程序与硬件控制的内燃机原理综合教学实验平台,在该平台中为使用者提供了内燃机设计和内燃机原理虚拟实验两部分主要功能。在内燃机设计部分,使用者可以按照规定的设计步骤自由设定内燃机的各项设计参数值,并据此搭建出可用于操控和实验的虚拟内燃机。在内燃机原理虚拟实验部分,使用者可以使用外部控制器和软件界面上提供的功能按钮,对设计的虚拟内燃机进行操控,完成实验并记录实验数据。内燃机虚拟实验室的开发过程中应用了计算机程序的软件开发和虚拟内燃机控制器的硬件开发两种不同类型的开发模式。在软件开发部分,使用了C++高级编程语言,程序代码的编写和调试环境基于Visual Studio软件以及Qt插件。在硬件开发部分,设计并印制了基于ATmega8A单片机的硬件电路板,并通过Atmel Studio软件实现对ATmega8A单片机程序的编写、调试以及烧录。内燃机虚拟实验室开发的主要工作内容如下:(1)内燃机缸内工作过程数值计算方法是虚拟内燃机设计的算法基础,开发过程中,先是建立了内燃机缸内工作过程的数学模型,再依据内燃机原理相关公式、内燃机动力学计算公式、经验和半经验公式等多种类型的计算公式,结合数值算法,最终确立了内燃机的工况参数与内燃机的性能参数间的函数关系。(2)在虚拟内燃机设计程序中使用了仿真模型的概念,利用虚拟内燃机仿真模型能够快速的计算出内燃机每一个工况下的性能参数。程序的设计中实现了虚拟内燃机模型文件的读写功能,使模型的设计和应用相分离,与现实中的一次设计,多次重复使用的情况相呼应。(3)经过电路原理图的绘制、PCB设计、制作实验用控制器等硬件开发流程,开发了基于ATmega8A单片机的虚拟内燃机控制器。该控制器可以与计算机中的虚拟内燃机实验室程序进行加密通信,并且可以控制实验室中载入的虚拟内燃机模型。(4)在实验室程序中,整合了虚拟内燃机模型、虚拟内燃机控制器的功能,根据实际情况设计了虚拟内燃机的操作控制程序。程序中实现了对实验参数的记录功能,在实验中,可以将虚拟内燃机运行状态记录到虚拟实验结果中。程序能够可视化的显示记录数据,并依据虚拟内燃机模型和记录数据绘制虚拟内燃机的负荷特性和速度特性曲线图。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK401

【参考文献】