实际工业过程的控制系统,其控制信号或执行器的输出总是受限的。由于控制器的设计较少考虑到该约束问题,致使执行器常出现饱和,从而使系统控制品质下降甚至导致系统的不稳定。饱和特性的广泛存在及其对系统的影响,使得抗饱和技术的研究具有重要的理论和实践意义。　　 饱和是硬非线性,具有不光滑特性,它的存在增加了系统分析和设计的复杂性。除了执行器饱和,还存在系统建模参数以及运行环境的变化等一系列因素造成的模型不确定,致使系统的鲁棒性和控制品质不能得到保证。模型跟踪控制(MFC)结构对处理控制对象摄动和外部干扰具有较高的鲁棒性,这就意味着该结构在保持系统稳定和满足对象控制的品质上有好的表现。因此,本文基于模型跟踪控制,提出了一种新型的PID抗饱和补偿机制。　　 文中首先介绍了MFC结构及该结构的一些重要特性,包括允许的摄动、稳定性、误差控制性能等。其次,介绍了模型跟踪控制结构中运用的PID控制器,包括PID控制的原理及参数整定方法。随后,完成本文MFC结构的PID抗饱和补偿设计,并且运用小增益原理,给出本文抗饱和机制的鲁棒稳定性分析。最后,在MATLAB平台中建立仿真模型,包括本文的MFC结构抗饱和机制和对比例子(带执行器饱和的常规内模控制结构及基于内模控制的抗饱和结构)。数值仿真分析包括抗干扰性和鲁棒稳定性的分析。仿真结果表明,本文的抗饱和结构达到了抗饱和的目的,同时具有较好的鲁棒稳定性和抗干扰性能。仿真验证了本文的抗饱和机制在处理饱和问题上有良好的效果。