超高速数控机床控制系统是一门综合技术，实际应用中还有许多问题等待解决。这些问题包括：高速机床的动态、热态特性，刀具材料、几何形状与耐用度的关系，高速机床刀具、工夹具及工艺参数，冷却润滑、切属排除和安全操作，CNC高速高精度控制系统等。
近来，航空工业总公司为了解决在航空领域中数控加工的综合技术问题，在北京航空工艺研究所成立了“数控制造技术航空科技重点实验室”（LANCMT），将超高速数控机床控制系统列为主要研究内容之一。
超高速数控机床控制系统不但要求机床有极高的主轴速度，而且要求有很高的进给速度和加速度、进给速度一般大于30m/min，加速度达到1g。在滚珠丝杠驱动方式下其极限值约为60m/min和1g，而使用直线电动机后可达到160m/min以上和2.5g以上，定位精度可高达0.5～0.05µm。采用快速、精密、高速度和耐用的直线电动机，避免了滚珠丝杠（齿轮，齿条）传动中的反向间隙、惯性、摩擦力和刚度不足等缺点，实现了无接触直接驱动，可获得一致公认的高精度、高速度位移运动（在高速位移中的极高的定位精度和重复定位精度），并获得极好的稳定性。但要达到这些要求，必须有高性能和高灵敏度的伺服驱动系统。
目前，全数字交流驱动系统已作为产品得到较普遍应用，它为伺服控制的高灵敏度及变结构控制打下了基础。用专用CPU进行电流环、速度环、位置环的全闭环控制，采用前馈控制，利用伺服跟踪预测进行前向补偿以减少跟踪误差，加快了响应速度，增加了非线性补偿控制功能，补偿了驱动机械静摩擦和粘性阻力产生的误差；利用鲁棒控制理论进行自校正控制，克服了转矩惯性及负载变化引起的误差；在高速运动中为保证高定位精度，而应用磁式高分辨率绝对位置编码器，如每转100万条刻线，分辨率0.01µm等先进技术，为了达到高速加工中的响应速度快、抗干扰能力强及高的定位精度等优良性能，目前多采用一种变结构的伺服控制方式。这种控制方式能够在系统瞬态变化过程中改变系统结构，而这种变化是由系统当前的状态所决定的。且这种系统具有对系统参数及外扰变化的不敏感性，并能够改善系统的动态特性，使系统快速、准确地定位或跟踪给定曲线。