本发明公开了一种基于专家内模控制的串级回路PID控制器参数整定方法，串级回路包括主回路和副回路，至少包括：利用串级回路的数据，采用网格化搜索寻优，得到主副回路的辨识模型；采用基于专家经验的内模控制方法，进行副回路控制器参数的整定；通过副回路闭环阶跃仿真特征参数与主回路的辨识模型，推出等效串级回路开环模型；采用基于专家经验的二自由度内模控制方法，进行主回路控制器参数的整定。本发明适用于大部分串级回路，具有普适性，通过本发明的方法使得在不改变串级回路采用PID控制器的前提下，实现了和专家内模控制等效的控制效果，可以同时满足串级回路控制的鲁棒性和跟踪性要求。