分数阶微积分出现了300多年,许多学者对分数阶微积分做了研究。由于利用分数阶理论对系统建模能够更准确的反应系统的动力学特性,因此分数阶微积分被广泛应用到了交通、军事和工业控制等领域中。本文针对某实际的大惯量时滞伺服系统,引入分数阶控制思想,设计分数阶PIλDμ控制器,并实现分数阶控制器的参数自整定,以改善伺服系统的控制效果。首先,对分数阶微积分的理论基础做了分析研究。接着,分析了分数阶PIλDμ控制器结构特点和各参数对控制器效果的影响,针对某大惯量时滞伺服系统,提出了在系统增益发生变化时具有鲁棒性的分数阶PIλDμ控制器的参数整定方法。MATLAB仿真结果表明,利用增益鲁棒分数阶PIλDμ控制器对系统进行校正可以取得良好的动态性能,而且在系统参数发生变化时具有很强的鲁棒性。然后,研究了基于改进粒子群算法的分数阶PIλDμ控制器参数的自整定方法。分析了粒子群算法的基本流程和搜索的不足之处,对粒子群算法的速度更新公式做了改进,并通过实验证明了该方法的优势。在此基础上,提出了一种基于改进粒子群算法的分数阶控制器参数的自整定方法,并在MATLAB环境下对得到的控制器参数进行仿真。最后,以DSP28335为主芯片完成控制器的硬件设计,并和交流永磁同步电机、测试系统相连作为系统的硬件平台。将分数阶控制算法和前馈控制、分区PID控制方法相结合,在ccs平台下实现了分数阶复合控制算法的软件设计。在此基础上,对系统的软硬件系统进行联机调试,对系统的控制性能进行跟踪测试。试验表明,将分数阶控制算法引入到伺服系统中,伺服系统可以取得理想的控制效果。在系统参数发生变化时,控制器具有较好的鲁棒性。