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针对采用分段式PID控制策略的伺服系统控制参数设计周期长、成本高的问题，提出一种基于快速非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）的控制参数多目标优化设计方法。在建立某型伺服系统仿真模型的基础上，选择各区间的PID控制参数为优化变量，以伺服控制系统的3个性能指标作为优化目标，寻找伺服系统控制参数的最优解，并进行仿真与实物实验验证。结果表明，设计的控制参数可以满足伺服控制系统的性能指标要求，大大缩短设计周期，节约设计成本。