PI制簡介

PI制的含義

PI為英文”Principal Investigator”一詞的縮寫，最早出現(xiàn)在歐美科研項目申請中。美國國家科學(xué)基金會(National Science Foundation，簡稱NSF)定義為”由受讓人指定、美國國家自然科學(xué)基金委同意的負責(zé)項目科學(xué)技術(shù)方向的個體”，同時指出”這一術(shù)語一般用于研究領(lǐng)域”，而另一與其概念相同的術(shù)語PD ( Project Director ) 則多用于科學(xué)與工程教育或其他領(lǐng)域。美國國家衛(wèi)生研究院 ( National Institute of Health ，簡稱 NIH ) 則定義為”由申請機構(gòu)認定的有一定權(quán)力和責(zé)任指導(dǎo)基金所支持的項目或計劃的個體”。

簡言之，PI是對所負責(zé)的項目有主導(dǎo)權(quán)和指導(dǎo)權(quán)的個體。值得注意的是，無論是美國國家自然基金委還是美國國立研究院，在對PI的定義中，并未提及申請人是否為教授、副教授還是助理教授。只要申請人獲得了項目資助，就可以認定為該項目的PI?？蒲许椖康倪@一管理模式，通常被稱為PI制。概括起來，PI制就是以PI為核心進行人力資源配置、以項目經(jīng)費成本核算為核心進行財力資源配置及以實現(xiàn)科研資源共享為核心進行物力資源配置的一種科研管理機制。 2100433B

該控制器主要由兩部分構(gòu)成：PI 部分和預(yù)測部分。它有 5 個參數(shù)，其中的 3個參數(shù)是可以調(diào)節(jié)的?？刂破鞯妮斎胼敵鲫P(guān)系可用下式進行表示：

其中，p 稱作微分算子， e (t)是控制器的輸入， u (t)是控制器的輸出；

因此，該類控制器與 PID 控制器相比，具有結(jié)構(gòu)簡單且參數(shù)整定方便，并能夠?qū)崿F(xiàn)對大滯后過程的輸出信號進行預(yù)測，同時具有抑制噪聲的優(yōu)點。

1995 年，Astrom 提出了一個與上述結(jié)構(gòu)類似的預(yù)測 PI 控制器。其輸入輸出關(guān)系可用下式進行描述：

與前一個預(yù)測 PI 控制器相比較而言，該控制器引入可調(diào)參數(shù)

圖1為單位負反饋控制系統(tǒng)。Gc(s)是控制器，Gp(s)是被控對象的傳遞函數(shù)，由圖1可得出閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：

可得出控制器的傳遞函數(shù)為：

則其預(yù)測 PI 的結(jié)構(gòu)為（式1）：

式1中，

第二項為預(yù)測控制器，引入預(yù)測控制項是為了克服純滯后對控制系統(tǒng)的不利影響，可理解為控制器在 t 時刻的輸出預(yù)測值是基于在時間區(qū)間

預(yù)測PI控制預(yù)測控制

預(yù)測控制約產(chǎn)生于 20 世紀 70 年代后期，是一類極具潛力的新型計算機控制算法。模型預(yù)測控制是預(yù)測控制的一種，簡稱為 MPC，它基于對象的階躍或者脈沖響應(yīng)模型，控制策略分為三步：滾動優(yōu)化、多步測試和反饋校正。核心思想是：可以更具系統(tǒng)的階躍響應(yīng)或者脈沖響應(yīng)得到特定輸入在整個時間范圍內(nèi)的輸出，那么反過來，想要得到特定的輸出，便可以解算出特定的輸入。MPC的主要特點是：多樣的預(yù)測模型，時變的滾動優(yōu)化，魯棒的在線校正。預(yù)測控制算法面向工業(yè)復(fù)雜的過程對象，在實際工業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛應(yīng)用 。

預(yù)測PI控制預(yù)測PID控制

Haggland 于 1992 年提出預(yù)測 PID 控制器的思想。此后，預(yù)測 PID 控制算法得到了逐步的發(fā)展與完善，許多復(fù)雜的控制系統(tǒng)成功驗證了預(yù)測 PID 算法的有效性。當(dāng)前為止，預(yù)測 PID 控制算法可以歸納為以下兩種：

(1) PID 控制器具備預(yù)測功能。從本質(zhì)上推理，這類控制器是 PID 控制器，是由廣義預(yù)測控制(GPC)算法設(shè)計而成。從結(jié)構(gòu)上導(dǎo)出，這類控制器是采用模型預(yù)測控制與 PID 結(jié)合，模型預(yù)測控制使控制器輸出值不精確，需要結(jié)合 PID 的反饋，對輸出值進行校正。(MPC)算法依據(jù)一些先進控制機理，如廣義預(yù)測原理，內(nèi)模原理，模糊理論，遺傳算法和人工智能原理來設(shè)計控制參數(shù)，從而使控制系統(tǒng)具有預(yù)測功能。

(2) 控制器融合 PID 算法和預(yù)測 PI 算法。這種控制器包括 PID 控制器和預(yù)測控制器，PID 控制器保留著傳統(tǒng)控制器對模型精度要求不高的優(yōu)點，而與過程的滯后時間沒有關(guān)系，而預(yù)測控制器則主要依賴控制過程的滯后時間常數(shù)，根據(jù)以前的預(yù)估控制量預(yù)測當(dāng)前所需的控制作用 。