目前雪深单点测量不能完全反映出高速铁路轨道内积雪深度,基于云台转动多点测量积雪深度,能够弥补单点测量的不足。为满足雪深多点测量精度要求,本文基于DSP设计二自由度伺服云台,采用分数阶PIλDμ控制算法控制其转动精度,使云台对负载变化具有较强鲁棒性。本论文主要工作如下：分析云台的关键子系统。首先选出适合本云台的驱动方式和传动方式；其次建立无刷直流电动机数学模型；然后采用D-H法对云台位置、轨迹进行运动学分析；最后确定云台的控制协议。着重设计了云台机械结构。首先基于带传动结构对云台内部零件进行布局：其次分析云台水平、俯仰运动控制原理；然后设计云台编码器安装连接轴、水平和俯仰机械结构；最后进行了样机研制。基于DSP芯片完成云台控制硬件电路设计。主要包括驱动电路设计、电源模块、外围接口电路、位置传感单元设计、外扩SRAM电路、串口通信电路等；最后完成云台控制PCB板制作。重点研究分数阶PIλDμ控制器对云台运动系统的控制性能。首先介绍分数阶基本理论知识；其次分析分数阶PIλDμ参数影响以及整定方法；然后采用分数阶PIλDμ对云台无刷直流电机系统模型进行仿真研究,并作跟踪阶跃信号、斜坡信号以及测试负载变化鲁棒性仿真试验。实验结果表明分数阶PIλDμ控制精度高、鲁棒性强,满足云台运动控制性能要求。