机器人控制基础：伺服驱动器位置环控制算法的工作原理

位置环控制算法是伺服驱动器 “三环控制”（电流环→速度环→位置环）中最外层的控制逻辑，直接决定电机最终的定位精度和动态响应性能。其核心目标是让电机实际位置精准、快速地跟踪外部位置指令（如脉冲指令、总线位置指令），同时抑制负载扰动、机械间隙等因素导致的定位误差。

一、位置环的基本结构与输入输出

位置环的工作流程可简化为 “指令→偏差计算→控制调节→输出至速度环”，具体如下：

1. 输入信号：
   • 外部位置指令（如上位机发送的目标位置，单位：脉冲、角度或毫米）；
   • 电机实际位置反馈（通过编码器、光栅尺等传感器获取，与指令单位一致）。
2. 核心计算： 计算位置偏差（偏差 = 目标位置 - 实际位置）。
3. 输出信号： 根据位置偏差计算出速度指令，传递给下一层的速度环，由速度环进一步转化为电流指令控制电机运动。

注：位置环不直接控制电机电流，而是通过调节速度环的指令来间接实现位置控制，这是因为 “位置” 是 “速度积分” 的结果，通过控制速度变化率可更高效地调节位置。

二、常见位置环控制算法的工作原理

根据控制逻辑的复杂度，位置环算法可分为基础算法和优化算法两类：

1. 基础算法：P 控制（比例控制）

• 原理： 位置环的输出（速度指令）与位