微机控制系统作为现代内燃机车的关键部分，其性能的好坏直接影响机车的整体性能。随着铁路信息化、数字化的发展，对内燃机车微机控制系统的要求也越来越高。因此对内燃机车微机控制系统的研究具有十分重要的意义。 本论文首先分析了微机控制系统的主要功能和基本控制原理，设计出了系统的总体结构，并规划出各模板的功能。分析了机车恒功率励磁闭环控制系统，在比较两种数字PID算法的基础上，采用增量式算法进行控制；由于PID控制参数对闭环系统动态性能的好坏影响很大，所以本文提出了采用遗传算法进行参数优化，在参考文献的基础上，简化了控制对象的传递函数，利用MATLAB建立仿真模型，通过实验曲线，证明了采用遗传算法的有效性。应用最新电子技术，设计了CPU模板，并研制出温度采集板、频率量采集板和LON通信板，系统综合应用了嵌入式系统设计技术、FPGA技术和现场总线技术，实现了温度信号和频率量信号的采集以及通过LON网实现传输、显示等功能。在软件设计中采用μC/OS-Ⅱ实时操作系统，建立良好的软件开发平台，完成了μC/OS-Ⅱ的移植、编写系统引导程序、规划任务调度策略以及多任务的划分等工作。 通过本文的论证与分析，证明了设计一个基于最新技术的机车微机控制系统的可行性，以及利用遗传算法进行PID控制参数优化的有效性。