数控机床系统可以实现工业生产的自动化,并实现高精度,可靠性和高效性。它是衡量一个国家科技和经济发展的重要指标。因此在过去的几十年里,数控系统得到广泛的研究,其中几项关键技术,如曲线插补方法、加减速控制、伺服控制、轮廓控制一直以来就是研究的热点所在。其中伺服控制对高性能数控机床的重要性尤为明显。伺服系统的性能将直接影响和决定CNC系统的快速性、稳定性和准确性。以伺服电机为驱动元件的伺服系统是数控装置与机床的重要连接环。本文以数控交流伺服系统为研究对象,在建立伺服控制系统各元部件数学模型的基础上,对电流环、速度环和位置环三闭环的控制器的参数进行设计与整定,并用Matlab/Simulink进行动态仿真,以提高设计整定的效率和精度。首先根据伺服电机的工作原理及物理定理建立了伺服系统数学模型,并对其主要元部件的模型和传递函数做了阐述。然后利用数学模型,建立了交流伺服系统的三闭环结构仿真模型,并应用工程整定方法对电流环和速度环的调节器参数进行设计整定。在ITAE, ITSE, GISE三种优化准则下,用遗传算法和改进的复形法对位置环PID调节器参数整定及仿真,验证整个系统设计的合理性。结果表明,GISE准则更适合作为伺服系统的参数整定的优化准则。最后,在单层伺服控制系统的基础上建立了复杂的双层位置控制模型和双层拉力调节控制系统,再用优化算法对其进行仿真分析,进一步证明优化算法的有效性。