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本文深入研究了分数阶PI~λD~μ控制器，分析比较了分数阶PI~λD~μ控制器的三种参数整定方法：优化方法、幅值裕度和相位裕度法、基于Bode理想传递函数的分数阶控制器参数整定法。然后将分数阶PI~λD~μ控制器运用于伺服系统。针对伺服系统时间参数不确定的控制问题，本文设计了遗传优化算法对分数阶PD控制器进行参数整定。针对伺服系统增益不确定的控制问题，本文分别运用基于Bode理想传递函数的分数阶PI~λD~μ控制器设计方法和相角裕度法分别对分数阶控制器进行设计，两种方法均使得控制系统对增益变化具有较强的鲁棒性。本文还利用稳定域分析法结合Kharitonov理论对参数不确定的伺服系统，进行了稳定域分析。