永磁同步电动机有体积小、功率密度高、调速范围宽、转矩惯量比大等优点,在机器人、航空设备、国防等领域中应用广泛。在交流永磁同步电动机控制系统中,转速控制器很大程度上决定了系统的动态及静态性能,所以转速控制器性能的优劣尤为重要。近年来,随着分数阶微积分在控制领域研究的迅速发展,将分数阶微积分理论应用到电动机控制系统中逐渐受到了广大学者的重视。本文针对永磁同步电动机控制系统的速度调节,利用分数阶微积分理论设计速度控制器,以达到提高永磁同步电动机控制系统性能的目的。论文围绕分数阶微积分理论、分数阶控制器的设计、分数阶控制器在永磁同步电动机控制系统中的应用以及分数阶控制器的改进等方面进行研究。研究的主要内容包括:(1)介绍分数阶微积分理论,包括分数阶微积分的定义及基本性质。对分数阶积分的单位阶跃响应特性加以分析,利用Oustaloup方法实现分数阶微分算子的仿真模块。(2)介绍分数阶PI~λ控制器的设计方法。对常规的分数阶PI~λ控制器参数整定方法以及PSO(Particle Swarm Optimization,粒子群优化)算法参数整定方法进行研究。针对传统PSO算法在参数整定时存在的不足,对其进行改进并加以利用,使控制器能够得到更加理想的参数。(3)研究永磁同步电动机矢量控制方法,利用MATLAB/SIMULINK仿真平台建立永磁同步电动机控制系统的仿真模型。将分数阶PI~λ控制器应用在控制系统的速度环中,通过仿真与传统PI控制器的控制性能进行比较。(4)有针对性地对分数阶PI~λ控制器进行了两个方面的改进:一方面,考虑实际工程设计时,通常会对转速控制器的输出加以限幅。针对由此可能产生的Windup(积分饱和)问题设计分数阶Anti-Windup(抗积分饱和)控制器来改善控制系统的性能。另一方面,考虑实际应用时,系统模型及参数可能会受外部或内部因素的影响而发生变化,如果控制器的参数是固定不变的,则会导致控制系统的性能下降。针对这一问题,结合自适应模糊控制方法对分数阶PI~λ控制器加以改进,以达到分数阶PI~λ控制器可以根据控制系统模型参数的变化实时地在线调节控制器参数的目的。最后,通过仿真将两种改进方案与分数阶PI~λ控制器进行综合比较及性能分析。