高性能数控伺服系统设计整定的前提是充分了解电气系统、机械系统、切削过程的动态特性;参数优化是充分挖掘数控机床加工潜力的主要方法。本文把PID 参数优化理论、系统辨识理论、金属切削理论和最优化理论应用在数控机床的伺服系统设计和切削参数选择中,利用MATLAB进行动态仿真、计算,提高了数控机床交流伺服系统设计整定的效率和精度;通过优化数控机床切削参数,提高了数控机床的加工效率。　建立了数控机床交流伺服系统的三环结构仿真模型,提出了伺服系统PID 参数自整定的算法,分别比较了IST2E、ITAT 和GISE优化准则对系统整定结果的影响。比较结果表明,GISE 准则更适合作为永磁同步电机交流伺服系统的优化准则。　建立了数控机床机械进给系统的模型,提出了基于Landau离散时间递推参数辨识方法的系统辨识仿真实验。通过仿真实验,分析了系统参数(阻尼和刚度)对辨识结果的影响。计算分析表明,随着系统刚度的增大,辨识误差逐渐减小;当系统阻尼在一个比较合理的范围内时(0.1～0.3 Nm /( rad/s)左右),该辨识机制具有较小的辨识误差。建立了动态铣削过程的模型,通过实验验证了模型的正确性。仿真结果表明,稳定铣削时,系统振动为双频振动,频率在系统固有频率左右;失稳时,颤振为单频振动,频率略小于系统的固有频率;系统参数影响切削的稳定性,较敏感因素为系统等效质量和轴向切削深度。建立了数控铣齿机床切削参数优化的数学模型,利用遗传算法对参数(切削速度和进给速度)进行优化,结果表明参数优化可以显著提高机床的加工效率。