随着工业的发展，设计高性能的控制器非常符合当今社会发展的需要。将传统的整数阶 PID控制器引入到分数阶领域出现的分数阶 PIλDμ控制器，能够更加灵活的控制被控对象，具有一定的优越性，分数阶PIλDμ控制器正成为一个热门的研究内容。本文主要研究基于改进PSO的分数阶PIλDμ控制器的设计与应用，大致分为以下四部分：　　第一部分介绍了粒子群优化算法及其发展，并在标准粒子群优化算法的基础上对其进行了改进，给出了RODPSO算法，其思想是在原有速度更新方程中增加了两个随机延迟发生项，提高了全局搜索能力，不易陷入局部最优点。　　第二部分首先介绍了分数阶微积分和分数阶控制器的概念，然后重点研究了分数阶控制器的数字实现，包括直接近似离散化方法和间接近似离散化方法，通过仿真实验给出了相应的Bode图，直观地比较了各种近似离散化方法的近似效果。给出了一种变参数生成函数和近似性能评价指标，仿真说明了变参数生成函数中δ的取值直接影响着不同阶次的分数阶微积分算子的近似离散化效果。　　第三部分介绍了两种常用的经典分数阶PIλDμ控制器参数整定方法：主导极点法以及相位裕量和幅值裕量法。将本文改进粒子群优化算法应用于分数阶PIλDμ控制器参数优化中，以典型的二阶、三阶、高阶整数阶被控对象和分数阶被控对象为例，利用Matlab/Simulink仿真平台对这几个典型的系统模型进行仿真分析，并与其他参考文献中的方法进行对比，验证了采用本文方法设计分数阶 PIλDμ控制器的有效性，同时证实了与传统整数阶 PID控制器相比，分数阶PIλDμ控制器控制下的系统具有更好的稳态特性和鲁棒性。　　第四部分将本文基于改进PSO的分数阶PIλDμ控制器的设计方法应用于转速、电流双闭环控制的直流调速系统中，设计了整数阶PI转速调节器和分数阶PIλ转速调节器。相比于工程设计方法得到传统的整数阶PI调节器，仿真验证本文方法设计的分数阶 PIλ转速调节器具有较好控制效果，速度跟踪性能更优。