一种基于ARMA模型的单回路控制系统性能评价方法，用于解决控制系统的在线评价问题，所述方法包括以下步骤：a.采集待评价控制回路被控变量PV的当前时刻数据；b.对输出数据进行预处理，包括剔除异常数据和平稳化处理；c.计算控制回路的性能指标；d.根据控制回路性能指标给出PI控制器参数的优化建议。本发明通过对一段时间的历史输出数据进行时间序列分析得到控制回路的性能指标，根据控制回路的性能指标给出PI控制器参数的调节方向，使控制器性能达到最佳。本方法无需系统的精确模型和传递函数阵，只需要系统运行数据和迟延时间信息，不会影响系统正常运行，适用于工业现场进行在线性能评价。