本发明提供一种磁悬浮轴承PID控制系统的参数寻优方法，该方法包括：在当前PID控制参数下，PID控制器输出控制电流并输入电流环控制转子转动；在控制电流中叠加频率可调的数字正弦信号，并生成与数字正弦信号同频率的同频信号；利用示波器获取频率获取被控对象的输出信号以及同频信号，获得被控对象输出信号与同频信号的相位差；利用相位差辨识被控对象的频率响应，并拟合被控对象的传递函数；根据传递函数获得磁悬浮轴承PID控制系统的开环传递函数；根据开环传递函数获得磁悬浮轴承PID控制系统的相角裕度；若相角裕度处于预设相角裕度范围内，则确定当前PID控制参数为最优控制参数。应用本发明可满足输入是数字正弦信号时利用示波器评估PID控制参数。