舵系统数字模拟器的软件设计与实现的中期报告中期报告一、选题背景随着计算机技术的发展和对数字化、模拟化等技术的需求增加，舵系统数字模拟器成为了航海训练的重要工具。舵系统数字模拟器可通过模拟船舶在不同情况下的操纵过程，方便船员进行舵纹展示、舵感觉改进和航向操控等方面的训练，提高舵手的技能和水平。二、设计目标本次设计的目标是开发一款舵系统数字模拟器软件，能够模拟船舶在不同状态下舵机的工作过程，以及通过UI界面进行用户交互，完成船舶舵纹展示、舵感觉改进和航向操纵等操作。三、技术方案（一）开发工具本次设计采用Qt作为主要开发工具，支持跨平台运行，易于开发。同时，为了支持三维可视化，还使用了Unity3D引擎作为辅助开发工具。（二）结构设计系统的主要结构分为用户交互界面和运算控制两部分。①用户交互界面：UI设计上，采用大量的模拟图形和控制按钮，实现舵感知、舵纹展示、舵角度调整等功能。其中，模拟图形主要分为以下几个部分：船首方位图、舵角度图和船舶灯光状态图。②运算控制：数学建模以及算法实现，主要涉及到舵机的动力学模型和PID算法。通过模拟船舶的运动状态，综合考虑舵机输入信号和反馈信号，实现舵纹展示和舵感觉调整。四、实施计划本次设计的实施计划分为以下几个步骤：（一）数据处理：定义需要的数据格式和数据处理方法，收集并整合相关的数据，包括纹舵角、反馈信号、输入信号等。（二）数学建模：根据舵机的特性和工作原理，建立舵机的动力学模型，进行相关的数学建模，确定舵机输入信号和反馈信号的关系。（三）算法实现：采用PID算法，综合考虑舵机输入信号和反馈信号，实现舵纹展示和舵感觉调整。（四）UI设计：设计UI界面，采用大量的模拟图形和控制按钮，实现舵感知、舵纹展示、舵角度调整等功能。（五）测试调试：进行软件测试，包括功能测试和性能测试，排除软件的bug，并进行性能调优。五、创新点本次设计的创新点主要体现在以下几个方面：（一）采用跨平台开发工具，支持Windows和Linux等多个平台。（二）项目结构清晰，各部分功能分工明确，便于开发和维护。（三）UI界面设计符合物理事实，能够准确地反映船舶的运动状态，方便用户进行操作。（四）数学建模和算法实现切合实际，可实现舵纹展示和舵感觉调整等多个舵机功能，增加了系统的功能和实用性。六、结论本中期报告主要介绍了本次舵系统数字模拟器软件设计的背景、目标、技术方案、实施计划和创新点等方面。未来，我们将继续努力，完成舵系统数字模拟器软件的开发，为航海训练提供更好的工具和技术。