数控系统以其自动化程度高、加工精度高和柔性好等特点在整个现代制造工业中处于核心地位，但是数控系统控制器的参数整定目前仍处在人工手调的阶段，因此本文针对数控系统的三环控制结构，考虑不同加工条件下的性能指标要求，设计一种具有自动整定功能的PID控制器。本文首先对数控系统位置环的被控对象进行机理建模，分析模型的一般结构，为控制器设计做好前提准备，接着讨论输入信号的选择，利用固高GTS-800运动控制卡的采集数据功能，通过RMSE评价机制得到系统模型，为控制器的设计做好保证。基于模型采用工业界常用的PID控制器，利用单纯形法进行参数寻优，建立基于辨识技术和参数优化技术的自整定机制，根据模型推导出可行域和初始值的选取，确保寻优的快速性和准确性，然后针对优化准则的选择展开讨论，通过对阶跃响应的分析，找出不同性能指标要求下适合的优化标准，凸显自整定机制的灵活性。最后，本文提到的算法和自整定机制在三轴雕铣机床上进行验证，实验证明，通过该自整定机制得到的控制器参数可以应用到数控机床的加工生产中。将算法软件应用到固高GTS-800运动控制卡，开发了控制卡的自整定控制器参数的功能，取代人工经验手调。