【摘要】：內(nèi)燃機虛擬實驗室是一款集成了軟件程序與硬件控制的內(nèi)燃機原理綜合教學(xué)實驗平臺,在該平臺中為使用者提供了內(nèi)燃機設(shè)計和內(nèi)燃機原理虛擬實驗兩部分主要功能。在內(nèi)燃機設(shè)計部分,使用者可以按照規(guī)定的設(shè)計步驟自由設(shè)定內(nèi)燃機的各項設(shè)計參數(shù)值,并據(jù)此搭建出可用于操控和實驗的虛擬內(nèi)燃機。在內(nèi)燃機原理虛擬實驗部分,使用者可以使用外部控制器和軟件界面上提供的功能按鈕,對設(shè)計的虛擬內(nèi)燃機進(jìn)行操控,完成實驗并記錄實驗數(shù)據(jù)。內(nèi)燃機虛擬實驗室的開發(fā)過程中應(yīng)用了計算機程序的軟件開發(fā)和虛擬內(nèi)燃機控制器的硬件開發(fā)兩種不同類型的開發(fā)模式。在軟件開發(fā)部分,使用了C++高級編程語言,程序代碼的編寫和調(diào)試環(huán)境基于Visual Studio軟件以及Qt插件。在硬件開發(fā)部分,設(shè)計并印制了基于ATmega8A單片機的硬件電路板,并通過Atmel Studio軟件實現(xiàn)對ATmega8A單片機程序的編寫、調(diào)試以及燒錄。內(nèi)燃機虛擬實驗室開發(fā)的主要工作內(nèi)容如下:(1)內(nèi)燃機缸內(nèi)工作過程數(shù)值計算方法是虛擬內(nèi)燃機設(shè)計的算法基礎(chǔ),開發(fā)過程中,先是建立了內(nèi)燃機缸內(nèi)工作過程的數(shù)學(xué)模型,再依據(jù)內(nèi)燃機原理相關(guān)公式、內(nèi)燃機動力學(xué)計算公式、經(jīng)驗和半經(jīng)驗公式等多種類型的計算公式,結(jié)合數(shù)值算法,最終確立了內(nèi)燃機的工況參數(shù)與內(nèi)燃機的性能參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系。(2)在虛擬內(nèi)燃機設(shè)計程序中使用了仿真模型的概念,利用虛擬內(nèi)燃機仿真模型能夠快速的計算出內(nèi)燃機每一個工況下的性能參數(shù)。程序的設(shè)計中實現(xiàn)了虛擬內(nèi)燃機模型文件的讀寫功能,使模型的設(shè)計和應(yīng)用相分離,與現(xiàn)實中的一次設(shè)計,多次重復(fù)使用的情況相呼應(yīng)。(3)經(jīng)過電路原理圖的繪制、PCB設(shè)計、制作實驗用控制器等硬件開發(fā)流程,開發(fā)了基于ATmega8A單片機的虛擬內(nèi)燃機控制器。該控制器可以與計算機中的虛擬內(nèi)燃機實驗室程序進(jìn)行加密通信,并且可以控制實驗室中載入的虛擬內(nèi)燃機模型。(4)在實驗室程序中,整合了虛擬內(nèi)燃機模型、虛擬內(nèi)燃機控制器的功能,根據(jù)實際情況設(shè)計了虛擬內(nèi)燃機的操作控制程序。程序中實現(xiàn)了對實驗參數(shù)的記錄功能,在實驗中,可以將虛擬內(nèi)燃機運行狀態(tài)記錄到虛擬實驗結(jié)果中。程序能夠可視化的顯示記錄數(shù)據(jù),并依據(jù)虛擬內(nèi)燃機模型和記錄數(shù)據(jù)繪制虛擬內(nèi)燃機的負(fù)荷特性和速度特性曲線圖。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TK401

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2623710