机械手臂位置控制原理：为了实现机械臂的位置控制，需使用电机时刻输出电磁转矩来平衡
机械臂的重力据。在控制达到目标位置的时候，使电机的转速为零，电机处于堵转状态，所
输出的力矩就是堵转转矩。在不同的电枢电压下，电机的堵转转矩不同。利用改变电枢电压
的方法完全可以实现对电机堵转转矩的控制，从而实现机械臂的位置控制。

位置控制的相关信号流程如图：首先，通过人机交互部分的按键来完成对系统的给定值输入，
其中包括目标位置和转动方向两项信息；然后，由DSP根据输入的目标位置，结算出应加
给电机的前馈控制量，并输出PWM波和方向信号给电机驱动电路，同时电码盘检测当前角
度，反馈给DSP；最后，DSP根据当前位置和目标位置的差值进行PID控制，调整输出的
PWM波占空比和方向；另外，人机交互部分中的液晶显示器负责实时显示控制过程中的各
项信息。
机械臂控制方法：假设机械臂的质量均匀分布，质心距联轴器的中心为l,机械臂运动的摩擦

系数为d，根据牛顿定律，得运动方程为：sindmglIu，式中mg为机械臂重

力，2*4/3Iml为机械臂转动惯量。设期望轨迹为(t)d，则跟踪误差为：de
设误差的动态特性满足方程：0eaebe 式中a,b为正常数。
根据代数稳定判据，针对二姐系统当系统闭环特征方程式的系数都大于零时，系统稳定，

0eaebe

的跟踪误差(t)e收敛于零。

引如辅助控制信号/u，考虑到前馈补偿，令控制规律为：/sindumgluI，
得/uIede，得到PD控制：/(daI)ebIeu，最终得控制规律为：
(daI)ebIeIsindmugl

可见，控制规律为“PD+前馈控制”。实际系统中

为了消除稳态误差，还要加入积分环节，所以最终采用的控制规律为“PD+前馈控制”控制