1．9．2 永磁直流电动机Simulink仿真模型

根据永磁直流电动机的微分方程式（1．12），用Simulink功能模块构造出瞬态仿真模型如图1．6所示。

图1．6 永磁直流电动机的瞬态仿真模型之一

根据状态空间形式的方程式（1．13），利用Simulink中的State-Space模块直接构造出永磁直流电动机的仿真模型如图1．7所示。

图1．7 永磁直流电动机的瞬态仿真模型之二

双击State-Space模块打开其参数对话框进行参数设置：

A：[−Ra/La−ka/La;ka/J−Bm/J]；B：[1/La 0;0−1/J]；C:[1 0;0 1]；D:[0 0;0 0]；

根据传递函数形式的方程式（1．15）构造的仿真模型如图1．8所示。

图1．8 永磁直流电动机的瞬态仿真模型之三

根据方程式（1．12），建立的基于S-函数的仿真模型如图1．9所示。

图1．9 永磁直流电动机的瞬态仿真模型之四

S函数（sfun_pmdcm）源程序见附录程序清单1-1。

也可以采用Simulink模块库中提供的S-函数的标准模板来编写S-函数，但程序代码很长，本文受篇幅所限没有给出。

利用Simulink模块库中提供的嵌入式Matlab函数模块建立的仿真模型如图1．10所示。

图1．10 永磁直流电动机的瞬态仿真模型之五

双击Embedded Matlab Function模块直接写入文件名为pmdcm的M函数程序：

      function y=pmdcm(u1,u2,u3,u4)
       Ra=5;
       La=0．01;
       ka=0．2;
       Bm=0．00001;
       J=0．0005;
       A=[-Ra/La-ka/La;ka/J-Bm/J];
       B=[1/La 0;0-1/J];
       y=A*[u1;u2]+B*[u3;u4];

也可以使用Matlab Function模块，编写M函数文件程序来构造永磁直流电动机的瞬态仿真模型。

以上五种仿真模型封装成子系统后都可以作为理想条件下永磁直流电动机的通用仿真模型使用，封装成子系统后的永磁直流电动机仿真模型如图1．11所示。

上述建模方法是建立理想条件下电机仿真模型的基础，其中，第一种、第四种、第五种方法是电机建模的一般方法，适用于理想条件和非理想条件下任何型式的电机。有时为了更方便快捷地建立电机仿真模型，可以将上述方法结合起来使用。

电机的数学模型表达形式多种多样，用Simulink可以构造出相应的仿真模型，甚至对一种数学模型也可以构造出多种Simulink仿真模型。这些在以后的各章节中也将充分体现出来。

为验证仿真模型的正确性，下面对Boost直流斩波器供电的永磁直流电动机传动系统进行仿真计算。其中，Boost直流斩波器的参数为：电感为L=0．2 mH，电容为C=10 μF，开关频率为 fs=10 kHz，占空比为m=0．5。永磁直流电动机传动系统的参数见pmdcm的M函数程序。

图1．11 Boost直流斩波器供电的永磁直流电动机仿真模型

图1．12所示的永磁直流电动机启动过程瞬态特性反映了永磁直流电动机启动过程的客观规律，分别用上述五种仿真模型分别替代图1．11中的PMDC motor子系统，所得仿真曲线完全一致，从而验证了所建立的仿真模型是正确的。

图1．12 Boost直流斩波器供电的永磁直流电动机瞬态特性