机电伺服系统中结构与控制之间存在着耦合关系,而传统的设计是把结构和控制分离进行,这种模式无法保证系统整体性能最优。为此,本文研究了机电伺服系统分别基于PID控制和鲁棒H∞控制的结构与控制的集成设计方法。首先建立了伺服系统n级齿轮传动的动力学方程,并根据其推导出系统的状态空间表达式。其次,以结构设计变量和控制增益比例、积分和微分及系统H∞性能指标γ为设计变量,以系统的结构质量、控制性能指标及鲁棒性为目标函数,以系统的稳定性、结构强度和性能指标为约束条件,分别建立基于PID控制和鲁棒H∞控制的集成优化设计模型,在此基础上研究了系统集成优化设计模型的优化求解方法。最后以实际伺服试验台为例,分别建立这两种控制下的集成优化设计模型和顺序优化设计模型并优化求解,将集成和顺序设计优化结果带入各自的闭环系统进行仿真分析,结果表明:与顺序设计相比,集成优化设计显著提高了系统的平稳性和快速响应性,具有更优的系统整体性能。