在复杂的工业生产过程中,常常存在这样一类对象,基本特征是模型一般包含一个积分环节。这样的控制对象在阶跃扰动的作用下,输出不能自动地达到稳定状态,而是持续地增大或减小,因而,这类对象的控制难度较大。如果不能有效的进行控制,对生产的安全性、稳定性、经济性等方面都会带来巨大的影响。近年来,针对这个问题,许多专家已经提出了各种各样的控制算法,取得了很多研究成果,为成功解决积分问题做出了巨大的贡献。本文主要研究积分对象的预测控制算法和基于内模原理的二自由度PID控制算法,并将基于内模原理的二自由度PID控制算法应用到具有积分特性的空气球系统,主要内容包括以下几个方面：空气球系统建模。为了合理有效的对空气球系统进行控制,深入研究了空气球系统的内部机理,分别利用机理建模法和测试法对其进行建模,在此基础上,经过分析总结得出该模型可用一个积分加纯滞后的传递函数表达式表示,具有明显的积分特性。积分对象控制算法的研究。为了实现对积分过程的有效控制,深入研究了积分过程的预测控制算法和基于内模原理的二自由度PID控制算法。在visual basic平台上编辑积分过程的预测控制算法并进行仿真研究,在matlab/simulink平台上进行基于内模原理的二自由度PID控制算法的仿真研究。通过仿真表明：这两种算法抗干扰能力强,在模型失配时仍然能够保持良好的控制特性和鲁棒性。基于内模原理二自由度PID控制算法的应用。在熟练使用Automation Studio软件的基础上,通过MATLABSIMULINK设计针对空气球系统的二自由度PID控制算法,将其转换、编译、下载并应用到空气球系统的控制中,结果显示该算法具有令人满意的控制效果,体现了一定的实际应用价值。