非线性系统模型参数估计一直是自动控制领域的研究热点。针对非线性系统，结合菌群优化（BSFO）算法的特点，提出了一种新型的非线性系统模型参数辨识方法。通过将待辨识参数设置为群体细菌在参数空间的位置，并模拟细菌群体觅食的动态行为来实现对系统参数的辨识，有效地提高了参数辨识的精度和效率。通过对重油热解三集总模型进行了仿真研究，得到了较为精确的过程模型，模型输出与实际输出基本一致。仿真结果表明，菌群优化算法为非线性系统模型参数估计提供了一种有效的途径。