在交流伺服系统所用电机中,永磁同步电机（Permanent magnet synchronous motor,PMSM）由于具有高转矩惯量比、功率密度大、效率高以及结构紧凑等优点而被广泛应用于工业、交通等领域,如机器人、数控机床及电动车等。随着生产技术的提高,对PMSM伺服系统的控制精度以及响应速度要求越来越高,传统整数阶PI控制方法难以实现其高性能控制。分数阶PI作为整数阶PI的扩展,具有鲁棒性强、控制灵活、可以满足比整数阶PI更多性能指标的优点,因此将分数阶PI控制器应用到PMSM伺服系统中,然而由于其引入更多参数,使得控制器参数整定比整数阶PI更加困难,因此进行以下几点研究:首先,介绍分数阶微积分基础知识并研究分数阶积分实现方法。分析分数阶微积分的特点及其实现方法,针对分数阶积分在微控制器实现存在的系数量化问题,提出采用级联二阶节结构的实现方法,实现分数阶PI控制。其次,将分数阶PI控制应用于PMSM伺服系统速度环并基于继电反馈整定其参数。研究继电反馈辨识系统极限增益和极限频率在PMSM伺服系统中的应用,分析其整定整数阶PI参数的控制效果。提出使用偏置继电反馈辨识系统一阶时滞传递函数模型。利用该模型进行PMSM分数阶PI参数整定,避免繁杂的分数阶微积分方程求解,通过仿真对比分析分数阶及整数阶PI对PMSM控制效果。接着,以继电反馈整定结果为初值,采用实时模糊控制在线整定分数阶PI参数。针对伺服系统由于负载扰动、参数变化引起控制器参数不匹配导致控制品质下降问题,提出一种以继电反馈整定所得参数为初值的无解模糊实时模糊控制在线整定方法。该方法避免了复杂的解模糊过程,并且提出根据误差百分比调整的自适应控制器饱和值算法减小超调量,根据速度环PI控制器的均值滤波输出大小识别系统所处于的加减载工况,提出一种增益自适应调整抗负载扰动算法。通过仿真验证所提出的在线模糊整定算法、自适应控制器饱和值算法和增益自适应调整抗负载扰动算法有效性。最后,为验证基于继电反馈辨识法的分数阶PI整定策略的有效性,以及模糊控制在线整定算法、自适应控制器饱和值算法、增益自适应调整抗负载扰动算法有效性,在自主开发PMSM驱动器和性能测试平台进行验证,实验结果表明:（1）所提出的基于级联二阶节结构在微控制器上实现分数阶积分可以获得和Oustaloup连续域实现一样的频率特性;（2）所提出的继电反馈辨识法在PMSM伺服系统应用是可行的,基于继电反馈整定分数阶PI的控制误差积分性能指标和超调量小于整数阶PI;（3）基于继电反馈辨识法所得初值的模糊控制在线分数阶PI整定算法可以获得比分数阶PI更好的控制品质,所提出的自适应控制器饱和值算法和增益自适应抗负载扰动算法有效地降低了系统超调量和加减载的速度波动率,在模型辨识精度只有18.1%的准确度下,在调速范围10～3000 rpm内,空载时IAE指标及加减载时速度波动率均小于继电反馈整定结果。