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时滞现象在工业生产过程中是普遍存在的，且往往是造成系统品质恶化甚至不稳定的主要因素之一，因此研究时滞系统的稳定性及控制方法具有重要的理论意义和实践价值。本文以一阶惯性加纯滞后环节(FOPDT)为广义被控对象，深入研究了PI控制、内模控制(IMC)、Smith预估控制以及外模控制(EMC)等基于模型估计的控制方法，分别给出了控制器的详细设计方案，并利用仿真实例验证了该方案的正确性和有效性。文中首先重点介绍了Guillermo等人提出的镇定FOPDT对象的PI控制器完全集合的理论。接着，从实际应用出发，基于幅值裕量和相角裕量(GPM)原理提出了一种获取PI控制器参数稳定区域的近似方法。其次，将内模控制等效为经典的单输入-单输出(SISO)反馈控制系统，再结合指定的GPM对控制器进行了解析设计，特别是找到了其中的滤波时间常数λ合理的选取范围，进而基于内模控制原理对Smith预估器进行了解析设计，针对不稳定对象提出了一种改进结构。最后，对EMC进行了适当改进，不仅简化了其中的控制器和滤波器的设计，还改善了系统的鲁棒性。