随着伺服控制技术在工业、交通、宇航、医疗、军事等领域的应用日益普遍,人们对伺服控制系统的要求也越来越高,除了保持现有的数字化、集成化特点外,也要在响应速度、跟踪精度和对复杂环境的适应性等方面具备更高的性能指标,其中控制算法对整个伺服系统的性能有着至关重要的影响。分数阶PIλDμ控制器是常规整数阶PID控制器的拓展,它比整数阶PID控制器多了两个可调参数,可取得比整数阶PID控制器更好的控制效果。对分数阶控制算法的理论分析和应用研究,具有重要的理论意义与广泛的应用前景。本文主要研究分数阶PIλDμ控制算法在实际伺服系统中的应用及实现。首先根据系统需求进行伺服系统总体设计,包括系统功能分析、总体结构设计、系统软、硬件方案设计和系统各个主要模块的选型等。其次基于系统硬件方案选用32位浮点型DSP芯片TMS320F28335作为核心处理器并进行伺服控制卡的硬件设计,包括核心板和外围接口板的设计。然后针对实际的伺服系统被控对象模型,在满足稳定性裕度条件和增益鲁棒性条件下,设计了分数阶控制器,并进行了控制性能的仿真研究。在此基础上进行伺服系统软件设计与分数阶控制算法实现,由于实际中负载惯量大,将前馈控制引入算法中形成复合控制,对误差进行前馈补偿。最后对系统软、硬件进行联调,完成了分数阶控制器在伺服系统中的实际应用,并对系统的控制性能进行跟踪测试。实验结果表明,分数阶控制算法在实际伺服系统中的应用是可行的,且分数阶算法对控制器自身参数变化不太敏感。