伺服系統(tǒng)是機電一體化系統(tǒng)，應采用機電一體化方法進行設計。
伺服系統(tǒng)設計，沒有一成不變的答案，也沒有統(tǒng)一的方法來得到答案。不同要求的伺服系統(tǒng)，可采用不同的方法來設計，因而得到結構不同的伺服系統(tǒng)。即使同樣要求的伺服系統(tǒng)，不同的設計者也可能采用不同的設計方法，因而得到不同的設計方案。
伺服系統(tǒng)結構上的復雜性，決定了其設計過程的復雜性。實際伺服系統(tǒng)的設計是很難一次成功的，往往都要經過多次反復修改和調試才能獲得滿意的結果。下面僅對伺服系統(tǒng)設計的一般步驟和方法作一簡單介紹。
一、設計要求分析，系統(tǒng)方案設計
首先對伺服系統(tǒng)的設計要求進行分析，明確其應用場合和目的、基本性能指標及其它性能指標，然后根據現有技術條件擬定幾種技術方案，經過評價、對比，選定一種比較合理的方案。
方案設計應包括下述一些內容：控制方式選擇；執(zhí)行元件選擇；傳感器及其檢測裝置選擇；機械傳動及執(zhí)行機構選擇等。方案設計是系統(tǒng)設計的第一步，各構成環(huán)節(jié)的選擇只是初步的，還要在詳細設計階段進一步修改確定。
二、系統(tǒng)性能分析
方案設計出來后，盡管各具體結構參數還沒有確定，也應先根據基本結構形式對其基本性能進行初步分析。
首先畫出系統(tǒng)方框圖，列出系統(tǒng)近似傳遞函數，并對傳遞函數及方框圖進行化簡(一般應簡化成二階以下系統(tǒng))，然后在此基礎上對系統(tǒng)穩(wěn)定性、精度及快速響應性進行初步分析，其中最主要的是穩(wěn)定性分析，如不能滿足設計要求，應考慮修改方案或增加校正環(huán)節(jié)。
三、執(zhí)行元件及傳感器的選擇
方案設計只是對執(zhí)行元件及傳感器進行了初步選型，這一步應根據具體速度、負載及精度要求來具體確定執(zhí)行元件及傳感器的參數和型號。
四、機械系統(tǒng)設計
機械系統(tǒng)設計包括機械傳動機構及執(zhí)行機構的具體結構及參數的設計，設計中應注意消除各種傳動間隙，盡量提高系統(tǒng)剛度、減小慣量及摩擦，尤其在設計執(zhí)行機構的導軌時要防止會產生“爬行”現象。
五、控制系統(tǒng)設計
控制系統(tǒng)沒計包括信號處理及放大電路、校正裝置、伺服電動機驅動電路等的詳細設計，如果采用計算機數字控制，還應包括接口電路及控制器算法軟件的設計?？刂葡到y(tǒng)設計中應注意各環(huán)節(jié)參數的選擇及與機械系統(tǒng)參數的匹配，以使系統(tǒng)具有足夠的穩(wěn)定裕度和快速響應性，并滿足精度要求。
六、系統(tǒng)性能復查
所有結構參數確定之后，可重新列出系統(tǒng)精確的傳遞函數，但實際的伺服系統(tǒng)一般都是高階系統(tǒng)，因而還應進行適當化簡，才可進行性能復查。經過復查如發(fā)現性能不夠理想，則可調整控制系統(tǒng)的參數或修改算法，甚至重新設計，直到滿意為止。
七、系統(tǒng)測試實驗
上述設計與分析都還處于理論階段，實際系統(tǒng)的性能，還需通過測試實驗來確定。測試實驗可在模型實驗系統(tǒng)上進行，也可在試制的樣機上進行。通過測試實驗，往往還會發(fā)現一些問題，必須采取措施加以解決。
八、系統(tǒng)設計定案
經過上述7個步驟及其中多次反復而得到滿意的結果后，可以將設計方案確定下來，然后整理設計圖樣及設計計算說明書等技術文件，準備投入正式生產。