Balancing robot beroda dua merupakan salah satu jenis robot yang hanya memiliki dua roda di sisi kanan dan kiri robot. Salah satu kontrol keseimbangan pada robot ini yaitu dengan menggunakan PID berbasis Particle Swarm Optimization (PSO) untuk mendapatkan nilai konstanta PID terbaik. Namun, algoritma PSO konvensional memiliki suatu permasalahan yaitu konvergensi yang prematur dan partikel seringkali terjebak pada optimum lokal. Masalah ini disebabkan karena konvergensi yang cepat selama pemrosesan evolusi. Dari permasalahan tersebut, pada penelitian ini mengajukan desain kontrol PID optimal berbasis Modifikasi PSO pada balancing robot beroda dua untuk mendapatkan PID optimal yang lebih baik. Modifikasi metode PSO (MPSO) yang diajukan pada penelitian ini yaitu dengan mengubah beberapa persamaan bobot inersia pada proses optimasi PSO yang awalnya bernilai konstan menjadi eksponensial terhadap generasi. Dengan kontrol PID-MPSO, keseimbangan robot dikendalikan. Hasil percobaan pada pengujian benchmark pada beberapa modifikasi PSO yang telah dilakukan didapatkan hasil yaitu bahwa modifikasi PSO yang diajukan memiliki error paling kecil pada semua persamaan benchmark dengan tingkat success rate (SR) mencapai 100% keseluruhan. Pada eksperimen didapatkan hasil yaitu bahwa dengan kontrol PID hasil MPSO, robot dapat menyeimbangkan badannya dengan menggerakan motornya maju mundur dengan error sudut maksimal ± 1 derajat dan dengan kontrol arah hadap menggunakan PID hasil MPSO dapat menggerakan robot menuju setpoint arah hadap yang diberikan. Selain itu error sudut sistem menggunakan MPSO memiliki error dan osilasi yang lebih kecil dibandingkan PID hasil PSO konvensional.