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针对一类二阶不稳定时滞系统,基于改进内模控制结构提出了两自由度控制方案.采用直接合成法思想设计设定值跟踪控制器,根据期望闭环补灵敏度方法确定扰动抑制控制器.所有控制器都采用解析比例-积分-微分设计方法,可实现单参数调节和优化,便于工程实施.对系统的内稳定性和鲁棒性进行了分析,并通过仿真实例验证了控制方案的有效性.