虚拟现实技术广泛应用于医疗、航空航天等领域。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。本文着重于热触觉显示的这些应用领域。本文系统地阐述了热电效应的基本规律,分析了半导体制冷的基本原理并利用热网络模型方法对帕尔贴系统进行建模。在实际应用中,一方面,帕尔贴系统常受到模型参数不确定性、外部扰动等未知干扰的影响。因此,本文研究帕尔贴系统的抗干扰控制算法,以提高系统的抗干扰性能。另一方面,随着对温差需求的增大,单层帕尔贴无法达到更大的温差。进而本文通过构建双层帕尔贴使系统达到更大的温差范围。在理论研究方面,主要做了以下工作:一、针对单层帕尔贴系统的温度跟踪问题。分别设计了渐近收敛复合控制算法和有限时间复合控制算法。首先,设计广义比例积分扰动观测器以观测快时变扰动,并给出了所设计的扰动观测器的稳定性分析。其次,基于干扰前馈补偿和输出反馈控制,分别设计渐近收敛复合控制器和有限时间复合控制器,分别实现系统的渐近镇定和有限时间镇定。给出了闭环系统渐近稳定性与有限时间稳定性分析,并且显式地给出了有限时间控制算法跟踪误差的收敛域。二、针对双层帕尔贴系统的温度跟踪问题。分别设计了基于广义比例积分扰动观测器的渐近收敛复合控制算法(DC+GPI)和基于有限时间扰动观测器的有限时间复合控制算法(FTC+FTDOB)。对于DC+GPI控制算法,首先,设计广义比例积分扰动观测器以估计系统的干扰。其次,基于干扰前馈补偿和输出反馈控制,利用分散控制理论,设计DC+GPI复合控制器,以实现帕尔贴系统的渐近镇定。对于FTC+FTDOB控制算法,首先,设计有限时间扰动观测器估计系统的干扰。其次,基于干扰前馈补偿和输出反馈控制,利用分散控制理论,设计FTC+FTDOB复合控制器,以实现帕尔贴系统的有限时间镇定。在有关的实验研究中,工作内容主要包括:一、设计并搭建了帕尔贴温度再现装置的试验台,本实验装置以TI公司的双核芯片OMAP-L138为主控制器,主控制器的主频为456MHz,由ARM9-AM1808和DSP-C6748 构成。二、在该试验台上完成了受扰帕尔贴系统温度控制的实验研究,验证了本文方法的有效性。