舵系統(tǒng)數(shù)字模擬器的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的中期報(bào)告

舵系統(tǒng)數(shù)字模擬器的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的中期報(bào)告中期報(bào)告一、選題背景隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和對(duì)數(shù)字化、模擬化等技術(shù)的需求增加，舵系統(tǒng)數(shù)字模擬器成為了航海訓(xùn)練的重要工具。舵系統(tǒng)數(shù)字模擬器可通過(guò)模擬船舶在不同情況下的操縱過(guò)程，方便船員進(jìn)行舵紋展示、舵感覺(jué)改進(jìn)和航向操控等方面的訓(xùn)練，提高舵手的技能和水平。二、設(shè)計(jì)目標(biāo)本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一款舵系統(tǒng)數(shù)字模擬器軟件，能夠模擬船舶在不同狀態(tài)下舵機(jī)的工作過(guò)程，以及通過(guò)UI界面進(jìn)行用戶(hù)交互，完成船舶舵紋展示、舵感覺(jué)改進(jìn)和航向操縱等操作。三、技術(shù)方案（一）開(kāi)發(fā)工具本次設(shè)計(jì)采用Qt作為主要開(kāi)發(fā)工具，支持跨平臺(tái)運(yùn)行，易于開(kāi)發(fā)。同時(shí)，為了支持三維可視化，還使用了Unity3D引擎作為輔助開(kāi)發(fā)工具。（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)分為用戶(hù)交互界面和運(yùn)算控制兩部分。①用戶(hù)交互界面：UI設(shè)計(jì)上，采用大量的模擬圖形和控制按鈕，實(shí)現(xiàn)舵感知、舵紋展示、舵角度調(diào)整等功能。其中，模擬圖形主要分為以下幾個(gè)部分：船首方位圖、舵角度圖和船舶燈光狀態(tài)圖。②運(yùn)算控制：數(shù)學(xué)建模以及算法實(shí)現(xiàn)，主要涉及到舵機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型和PID算法。通過(guò)模擬船舶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，綜合考慮舵機(jī)輸入信號(hào)和反饋信號(hào)，實(shí)現(xiàn)舵紋展示和舵感覺(jué)調(diào)整。四、實(shí)施計(jì)劃本次設(shè)計(jì)的實(shí)施計(jì)劃分為以下幾個(gè)步驟：（一）數(shù)據(jù)處理：定義需要的數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)處理方法，收集并整合相關(guān)的數(shù)據(jù)，包括紋舵角、反饋信號(hào)、輸入信號(hào)等。（二）數(shù)學(xué)建模：根據(jù)舵機(jī)的特性和工作原理，建立舵機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型，進(jìn)行相關(guān)的數(shù)學(xué)建模，確定舵機(jī)輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的關(guān)系。（三）算法實(shí)現(xiàn)：采用PID算法，綜合考慮舵機(jī)輸入信號(hào)和反饋信號(hào)，實(shí)現(xiàn)舵紋展示和舵感覺(jué)調(diào)整。（四）UI設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)UI界面，采用大量的模擬圖形和控制按鈕，實(shí)現(xiàn)舵感知、舵紋展示、舵角度調(diào)整等功能。（五）測(cè)試調(diào)試：進(jìn)行軟件測(cè)試，包括功能測(cè)試和性能測(cè)試，排除軟件的bug，并進(jìn)行性能調(diào)優(yōu)。五、創(chuàng)新點(diǎn)本次設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（一）采用跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)工具，支持Windows和Linux等多個(gè)平臺(tái)。（二）項(xiàng)目結(jié)構(gòu)清晰，各部分功能分工明確，便于開(kāi)發(fā)和維護(hù)。（三）UI界面設(shè)計(jì)符合物理事實(shí)，能夠準(zhǔn)確地反映船舶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，方便用戶(hù)進(jìn)行操作。（四）數(shù)學(xué)建模和算法實(shí)現(xiàn)切合實(shí)際，可實(shí)現(xiàn)舵紋展示和舵感覺(jué)調(diào)整等多個(gè)舵機(jī)功能，增加了系統(tǒng)的功能和實(shí)用性。六、結(jié)論本中期報(bào)告主要介紹了本次舵系統(tǒng)數(shù)字模擬器軟件設(shè)計(jì)的背景、目標(biāo)、技術(shù)方案、實(shí)施計(jì)