虚拟现实技术的目的是给人类提供身临其境的逼真感和沉浸感,这要求对人类的五感(听觉、视觉、味觉、嗅觉和触觉)都能进行很好的复现。触觉主要包括力触觉、纹理触觉和热触觉。以往对于热触觉信息的研究较少,但随着虚拟现实技术的不断发展,人们越来越重视对热触觉信息的挖掘与应用。目前,热触觉显示技术已经发展到能够在虚拟环境下和遥控操作机器人系统中对对象进行识别。本文着重于热触觉显示的这些应用领域,使用复合式帕尔贴作为原先单层帕尔贴系统的改进,建立二阶温度模型,利用状态空间方程和观测器,来精准复现人机接触时产生的热交互的过程。为了分析热触觉显示技术,首先给出热触觉的有关概述以及热信息处理的机理。其次给出影响热传递的各个因素,建立手指与各种物体接触时热传递的模型,并给出升降温控制和抗干扰控制的算法。然后使用复合帕尔贴热触觉复现装置来模拟各种不同材质的物体,复现手指与其接触时的温度变化。最后结合皮肤的生理特性,做了一系列温度触觉感知实验,为热触觉信息的应用打下基础。本装置以TI公司的双核芯片OMAP-L138为主控制器,该芯片由ARM9-AM1808和DSP-C6748构成,主频为456MHz。其中ARM上运行Linux操作系统,负责非实时性的任务；DSP上运行SYS/BIOS操作系统,负责实时性的任务。双核之间通过DSPLINK进行相互通信。控制方法包括传统的PI控制,基于状态观测器的GPI控制以及双边GPI控制。比之单层帕尔贴系统,复合帕尔贴系统具有更好的升降温速率和抗干扰性,能更好的复现热触觉。