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实际控制系统中输入控制对象的控制能量大小不可能是无限大的，本文对控制能量存在约束时一类非自衡对象的最优控制问题作了探讨。首先定义了一个包含跟踪误差和控制能量在内的积分平方性能指标，然后针对不同设计要求运用最优方法极小化该性能指标，从而导出2类PID控制器的解析设计方法，可使系统在控制能量约束条件下具有最优的控制性能。