搜索
实验7.虚拟模型设计实验内容：（1）Matlab中Simulink模块的建立；（2）子系统模型设计；（3）虚拟现实模型；1.Simulink模块的建立考虑一个水箱模型，由一个水泵、一个箱子、流入流出管道以及一个输出阀门构成。利用水泵可以往水箱中加水，而另一端又可以通过阀门将水排出。水箱系统的输入量通过水泵的电压[]UV控制，而输出量则取决于水箱的高度[]hm。水泵的最大、最小输入分别为10,0maxminuvu，水箱的高度为0.3hm。图1.水箱系统示意图将该系统抽象为数学模型：0()()()htkhtbut相应地在Simulink中可以搭建模块如图2所示。图2.水箱系统Simulink模型模块中将00,,,,maxminuubkh作为积分器1s的初始条件。2.子系统模型设计将图2中建好的所有模块选中，右击Createsubsystem，生成图3所示效果，若双击Subsystem模块，可以看到子模块中的集成内容。将u和h模块分别用step和scope模块替换。将subsystem改名为WaterTank，右击该模块，选取MaskSubsystem选项，可以对该模块进行相应的编辑，如图4所示，给该模块设计一个图形、设置输入参数以及编辑帮助文件等，最终效果如图5所示。双击WaterTank模块，如图6所示进行初始参数的设置。图3.子系统模块图4.子模块界面设计图5.子系统模块集成效果图6.初始参数设置3.虚拟现实模型从Simulink库中添加VRSignalExpander和VRSink模块，如图7所示。双击VRSignalExpander模块，按照图8对其进行相应的设置。图7.添加虚拟现实模块图8.VRSignalExpander模块参数设置然后，需要加载三维模型，有关三维模型的编辑，具体步骤如下：（1）在Matlab指令窗口输入指令：vrinstall-installviewer，安装浏览器，Matlab会提示你是选择OpenGl加速还是Direct3d加速，按o或d选择选择完后，会出现blaxxunContactviewer的安装程序如图9所示，将它装上即可。再输入指令：vrinstall-installeditor，安装编辑器，输入指令：vrinstall–check检查是否安装成功。图9.浏览器安装向导（2）在matlabroot\toolbox\sl3d\vrealm\program\vrbuild2.exe路径下找到相应应用程序，进行模型编辑，如图10所示。通过应用程序菜单栏的Nodes按钮，添加Viewpoint，Background，Transform等组件（也可从左侧的快捷工具栏添加），将Transform更名为tank和water，并分别添加Shape等组件，修改填充颜色。图10.三维模型编辑（3）保存模型文件，命名为water_tank.wrl。双击图7中的VRSink模块，按照图11所示设置，选择scale选项，Simulink模块中的VRSink模块会相应的多出一个输入端口，如图12所示，每添加一个选项，就会多一个端口。连接好各模块，运行程序，双击VRSink模块，就能看到相应的动画效果，如图13所示。图11.VRSink模块设置图12.water.scale端口示意图图13.虚拟技术效果图