从零打造可落地的直流电机 PID 驱动系统 (十五)：位置环 PID 控制实现与定位精度实测

专栏说明：本系列从硬件选型、电路设计、算法原理到代码实现，手把手带你打造工业级可用的直流电机 PID 驱动系统。所有代码均在STM32F103C8T6+DRV8833+11 线增量编码器硬件平台实测验证，可直接用于机器人关节、数控平台、自动化设备等生产场景。

本文价值：本章是整个系列的核心收官篇，将实现位置 - 速度 - 电流三闭环 PID 控制系统（工业伺服驱动器标准架构）。你将获得位置环 PID 完整代码、真实硬件测试数据，实现电机精准定位、无超调、零稳态误差的控制目标。

前言

在前四章中，我们依次完成了电流环（转矩控制）、速度环（转速控制）、编码器高精度测速的设计与实测。但在工业自动化、机器人、数控设备等场景中，我们最终需要控制电机旋转到指定角度 / 位置并保持不动，这就必须依靠位置环作为最外环。

三闭环级联控制是电机控制领域的黄金架构：

1. 电流环（内环）：快速响应，保护硬件，1ms 控制周期
2. 速度环（中环）：稳定转速，抑制扰动，10ms 控制周期
3. 位置环（外环）：精准定位，轨迹跟踪，20ms 控制周期