Есть двигатель постоянного тока, редуктор и энкодер.
Мотором управляет штатный через ШИМ драйвер.

Нужен формирователь импульсов - эмулятор вращения двигателя, который выдает импульсы согласно управляющему воздействию от ШИМ, с учетом инерции ротора и редуктора, разгона, торможения.

На входе формирователь измеряет ширину импульсов ШИМ идущий на мотор.
Пытался построить зависимость ширина ШИМ/скорость вращения - ничего не получается, очень большой разброс.
Пробовал вводить инерциально звено - RC-фильтр, потом АЦП- тоже нет однозначной зависимости.
Посоветуйте как лучше подойти к решению такой задачи.

Наверное от физической модели.

Угу.
Для достаточно высокой частоты ШИМ-а можно считать что к двигатель просто приложено постоянное напряжение, равное U=Uпит*D, а коэффициент заполнения это отношение длительности импульса к периоду D=Tимп/T.
С электрической стороны для ДПТ можно написать
U=Uд+r*I
r это сопротивление обмотки и, возможно, специально добавленный последовательный резистор, бывает и такое.
противо-эдс двигателя пропорциональна частоте вращения Uд=u*w
а момент вращения пропорционален току M=k*I
теперь добавить 2-й закон Ньютона M=J* dw/dt + (q*w)
в скобках момент трения, пропорциональный скорости вращения, можно и его учесть.

Собираем всё вместе, получается диф. уравнение для угловой скорости w.

Есмли уровень начальный- то собрать модель в железе- мелкий моторчик с энкодером, на него маховик. Все это стоит в углу стола. Енкодер имеет второй набор датчиков и отдельная прога пишет лог работы системы. Маховиков набор- например диски от гантели.

Если надо более продвинутую модель- то лучше матлабовскую или лабвьюшевскую, желательно чтобы это был отдельный комп, который только и занимается тем что эмулирует реальную систему. Только надо будет подумать над вводом управляющих воздействий - какая- нибудь карта АЦП/ЦАП совместимая с матлабом.

Примерно так и делалось. Писал лог работы - разгон/торможение -
ширина импульсов ШИМ и период между сигналами энкодера
НО.
Есть неравномерности и погрешности измерений, не стабильная нагрузка двигателя...
Параметры плавают. Нужно изначально под что-то подогнать, под вменяемую мат модель.
Вроде передаточной функции: W=k/( Tя*Тэм*Р^2+Тэм*Р+1)

Можно хоть в нейронную сеть загнать только большие шумы в данных - большие проблемы.
Если начинать усреднять данные - по что-то вырисовывается на нормальных скоростях вращения, а на малых - разгон/торможение - пропадает динамика и все смазывается.

Так это начальный уровень. А в реале.. Вот например недавно был топик на IXBT- управление мотором компрессора усилителя рулевого управления троллейбуса. Год разбирались, почему инверторы горят. Посмотрите тему http://forum.ixbt.com/topic.cgi?id=48:8053
подумайте, как можно такое смоделировать без лабвью. Или например была проблема с приводом станка. Инверторо должен был работать активным тормозом. До этого система 30 лет работала. Поставили инвертор- за месяц угробило редуктор. Неучли процесс выбора зазора в шестернях редуктора и ударные нагрузки при реверсировании момента раздолбали редуктор.
А моделирования аварийных режимов? дребезжащие щетки, круговой огонь на коллекторе? Пропадания питания? При таких моделях очень помогают осциллограммы реальных аварийных режимов, записанные со скопов и лабвьюшная модель воспроизводит их из файлов.