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针对传统线性PID控制器中因参数固定导致的控制品质下降的问题，分析了控制器参数与对象误差的理想变化关系，给出控制器参数随误差变化的非线性函数，构建非线性PID控制器，并利用Simulink中的NCD模块进行参数整定。利用非线性PID控制器对某电厂主汽温控制系统的仿真结果表明，非线性PID较常规PID具有更好的控制品质和鲁棒性。