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手把手教你学 Simulink

—— 无轴承永磁同步电机（BPMSM）悬浮力与转矩解耦仿真（修正版·落地版）

一、先纠正：前面系列的三个关键错误

❌ 错误 1：悬浮力公式写成 Fx = Kf·ix + Kcouple·iq

❌ 错误 2：极对数关系写成 p_s = p_t - 1

❌ 错误 3：说"互感耦合是主要解耦对象"

二、为什么 BPMSM 的解耦是"命门"（权威理论）

2.1 与普通 PMSM 的本质区别 [4]

2.2 ★悬浮运行必要条件：P_B = P_M ± 1 [1][15]

2.3 耦合从哪来（物理本质）[4][16]

三、系统总体架构

四、关键参数（教学默认，2-4 极表面贴装 BPMSM 原型）[8][11]

五、Simulink 建模 Step-by-Step

Step ① —— ★电磁转矩与悬浮力精确模型（核心）

■ 麦克斯韦应力张量法（权威推导）[3][9]

■ 磁场等效电流分析（工程可用形式）[8][15]

■ 力常数 K_M, K_L 的确定 [15]

■ 转矩绕组对悬浮力的耦合（必须补偿）[16][19]

Step ② —— 机械运动方程（旋转 + 径向平移）

Step ③ —— 转速环 + 悬浮环双闭环（含解耦补偿）[1][12]

■ 转速环（外环，1 kHz）

■ 位移环（外环，1 kHz）→ 力指令 [5]

■ ★力/电流变换（悬浮力逆解）[5]

Step ④ —— ★耦合补偿（解耦控制的核心）[1][19]

■ 补偿 1：转矩电流 → 悬浮力前馈

■ 补偿 2：悬浮电流 → 转矩反电动势补偿

Step ⑤ —— 双 FOC 电流环

Step ⑥ —— 测试工况（A/B 对照）

六、典型结果判读（预期数值量级）

6.1 ★解耦效果（最关键，本讲核心指标）

6.2 悬浮环性能（稳态 1~5 s）

6.3 转速环性能

6.4 突加扰动 3~3.1 s

6.5 模型精度验证（对标 FEA）[11]

七、参数调优与常见坑

7.1 关键参数

7.2 ★常见坑（含前面系列的错误修正）

八、工程扩展方向

九、结论（本讲修正要点）

十、系列衔接 & 下一步

手把手教你学 Simulink