电机控制系统是一种动态变化系统,其输出可以准确追踪到输入值,并能够根据输入的改变而产生变化,在工业生产中被广泛的应用。由于永磁同步电机的体积小、转矩密度高,加之维修简单、运转可靠等优点,使其在实际应用里成为电机控制中最重要的类型。整数PID控制方法结构简单,易于操作实现。然而,由于实际的电机在运转中会遇到外部干扰和许多不稳定因素,这些都可能直接导致经典PID的控制性能变差。因此,本文设计一种基于改进的混合算法来整定分数阶PI~λD~μ控制器参数,并对PMSM转速进行离线和在线调控,旨在探究增强PMSM系统控制性能的方法,以及分数阶PI~λD~μ控制器与电动机相结合的控制系统应用。首先,本文探究了永磁同步电机的基本结构和原理、各个模块数学建模的过程,以及传统PID控制器和分数阶PI~λD~μ控制器在交流电机控制系统中的应用。深入讨论了永磁同步电机控制系统的矢量控制实现方法,并给出了电流控制器、速度环控制器的整数和分数阶控制的设计方案。然后建立基于分数阶PI~λD~μ控制器的交流电机控制系统仿真模型。在电机系统中,采用传统PID控制器与分数阶PI~λD~μ控制器进行速度控制仿真实验,并分析各响应结果,得出分数阶PI~λD~μ控制器能加强控制系统抵抗外界干扰的能力。其次,PMSM的分数阶PI~λD~μ控制器参数多,难以设定,于是提出将人工萤火虫和改进的和声混合使用的算法,以此来优化参数。然后将标准人工萤火虫算法、和声算法以及两种的混合算法分别对相同的控制对象进行参数寻优,并利用ITAE指标函数评价算法整定的优劣,验证了混合算法的可行之处。并将其运用于永磁同步电机控制系统分数阶PI~λD~μ控制器的参数优化中,比较三种算法对电机性能的影响。由仿真结果可知,改进的混合算法可以迅速的检索到控制器最优参数值,并提高系统的鲁棒性和抗干扰性。最后,基于预测函数相关理论知识,设计了一种可在线调控参数的基于虚拟误差的PMSM分数阶PI~λD~μ控制器,同时给出了电机调速系统的参考轨迹和预测对象的数学模型。然后将设计的分数阶PI~λD~μ控制器应用于PMSM控制系统的速度环中,在Simulink中建立仿真模型,并进行仿真实验,仿真实验的结果表明本文提出的基于虚拟误差的分数阶PI~λD~μ控制器能够很好的实时在线控制系统调速,改善交流控制系统的性能。