双容水槽液位控制虚拟现实环境的建立与仿真

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1、第27卷第16期Vol.27No.16计算机工程与设计ComputerEngineeringandDesign双容水槽液位控制虚拟现实环境的建立与仿真杨宁,杨天奇2(1.广东技术师范学院，广东广州510665；2.暨南大学，广东广州510632)摘要：利用VRML构造器V-RealmBuilder和Simulink的虚拟现实接□及模块建立双容水槽液位控制系统的虚拟现实环墳和仿真控制结构图；同时通过虚拟环境中建立的调节阀交互式输人传感器节点，在虚拟环境中利用鼠标拖动该传感器节点控制第一个调节阀开度来控制

2、进水流量，从而实现双容水槽中两个水槽的液位随进水流量变化的虚拟控制仿真。双容水權液位控制系统的各参数可在仿真结构图中直接设置和修改。尖键词：双容水槽；虚拟现实；仿真；VRML语言；MATLAB中图法分类号TP391.9文献标识码：A文章编号U000-7024(2(X)6)16-2988-04EstablishmentandsimulationofVRenvironmentforliquidlevelcontrolofdoublewater-tanksYANGNing*,YANGTian-qi2(1.G

3、uangdongPolytechnicNormalUniversity,Guangzhou510665,China;2.JinanUniversity,Guangzhou510632,ChinaAbstract:VRenvironmentandsimulationfortheliquidlevelcontrolsystemofthedoublewatertanksisestablishedbymeansoftheV-realmbuilderandthesimulinkVRinterfaceandthe

4、relatedmodules.Andwithbuildingupinteractivesensornodesofthecontrolvalv(intheVRenvironment,themovingofamousedrivethesensornodestocontrolthefirstcontrolvalvefortheinputwaterflow,thusrealizingtheVRcontrolofthechangesoftheliquidlevelofboththedoublewatertank

5、swiththefluctuationofwaterinput.Theparameterofthecontrolsystemfortheliquidlevelofthedoublewatertanksaresetupandmodifieddirectlywithinthesimulatingstructuraldiagram.Keywords:doublewatertanks；virtualreality；simulating；VRMLlanguage；MATLAB0引言V-RealmBuilder2

6、.0是一个编辑VRML程序的实用可视化工具，它生成的三维物体和虚拟世界可以用支持VRML浏览器來观察，它提供的最小化文件存储容量的工具，使得复杂物体的建模变得简单并便于通过互联网进行传输。MATLAB的虚拟现实工具箱允许在MATLAB/Simulink环境下，假用标准VRML技术开发三维虚拟现实环境中可视化交互式系统，虚拟现实工具箱的大部分功能特性都能用Simulink模块来完成。本文利用V-RealmBuildc建立双容水槽虚拟现实珂境，在Simulink环境下建立系统的控制仿真结构图，然后从用拟现

7、实工具箱中选择一种合适的虚拟环境模块连接到Simulink结构图中，虚拟现实模块就会为冇效的VRML结点扫捋出能够由Simulink驱动的虚拟世界，在Wbb浏览器下浏览。1双容水槽系统的控制模型水槽是常见的水位控制系统的被控对象。设双容水槽由两个串联单容水槽构成（如图1所示），水流通过调节阀1不断流入水杷I，同时通过负载阀2、3不断流出储水杷I。水流入量0山控制阀1开度”加以控制，第1个水槽的输岀流量。和第2个水槽的输出流量2山用户根据需要通过负载阀2、3來改变。双容水槽水位控制系统的输入龟为调节阀1

8、产生的阀门开度变化最△”，输出量为两个水槽的液位增最△仏、△弘。在水流量增量△0水槽液位增量△b及液阻R之间，经平衡点线性化后，可以导出如下关系式d△曲一1—丄KuAP一一Er△”d△见1八，丄1八，式中：U和G一一两液槽的容量系数，/?.和丘一一两液槽的液阻，Ku一一水流量增诡与调节阀门开度的比例系数。两水槽的液位高度为/2i=/2n）+/i2=/z2（j+Ah：式中：晁、也——两液椚的初始液位高度。2双容水槽系统的虚拟现实环境的建立V-RealmBu