王崇阳，文大化

（1.长春理工大学 理学院，长春 130022；2.中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033）

近年来，虚拟现实已逐渐从实验室的研究项目走向实际应用。MATLAB虚拟现实工具箱和SIMULINK结合可以实现许多的基于虚拟现实的仿真，这对于虚拟现实技术的发展具有重要的意义，同时仿真的结果可以更加直观的表示出来。本文立足于对双容系统的研究，并运用MATLAB/SIMULINK和虚拟现实技术，利用动画的形式模拟液位运行的动态过程，设计的仿真系统具有良好的人机界面和交互功能，对于科研教学以及生产都具有一定的作用。

1 双容系统数学模型的建立

为了分析其本质，对双容系统做简化处理，并连双容水箱系统的简化模型如图1所示。

根据物料平衡的原理，可以用以下的非线性微分方程描述该系统［1］：

图1 双容水箱系统Fig.1 Double-tank system

其中li为容器i的液位，S=154cm2为容器的截面积，Qij为从容器i到容器 j水的流量。根据Torricelli规则可得：

这里 g=980cm/s2是重力加速度，a⋅z1=0.5，a⋅z2=0.6是通过系统辨识得到的流量系数，Sn=0.5cm2是连接管的截面积。

2 双容仿真系统的实现

基于虚拟现实的双容仿真系统的实现需要构建系统的SIMULINK模型，以及虚拟现实世界，然后通过VR Sink模块连接起来。

2.1 SIMULINK模型建立

针对微分方程所描述的双容水箱液位控制系统，运用MATLAB/Simulink中的相应模块搭建双容系统的仿真实验模型［2］，如图2所示。

图2 双容水箱系统仿真实验模型框图Fig.2 Emulation experiment wireframes of the double-tank system

SIMULINK模型中，输入Q即为水泵注入的水量，输出h2为水箱T2的液位。

2.2 虚拟现实模型建立

根据双容水箱系……