PI制的含義

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

簡言之，PI是對所負責的項目有主導權和指導權的個體。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。科研項目的這一管理模式，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、以項目經費成本核算為核心進行財力資源配置及以實現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成：PI 部分和預測部分。它有 5 個參數，其中的 3個參數是可以調節的。控制器的輸入輸出關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，具有結構簡單且參數整定方便，并能夠實現對大滯后過程的輸出信號進行預測，同時具有抑制噪聲的優點。

1995 年，Astrom 提出了一個與上述結構類似的預測 PI 控制器。其輸入輸出關系可用下式進行描述：

與前一個預測 PI 控制器相比較而言，該控制器引入可調參數

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

可得出控制器的傳遞函數為：

則其預測 PI 的結構為（式1）：

式1中，

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

預測PI控制預測控制

預測控制約產生于 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。模型預測控制是預測控制的一種，簡稱為 MPC，它基于對象的階躍或者脈沖響應模型，控制策略分為三步：滾動優化、多步測試和反饋校正。核心思想是：可以更具系統的階躍響應或者脈沖響應得到特定輸入在整個時間范圍內的輸出，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：多樣的預測模型，時變的滾動優化，魯棒的在線校正。預測控制算法面向工業復雜的過程對象，在實際工業生產過程中得到了廣泛應用 。

預測PI控制預測PID控制

Haggland 于 1992 年提出預測 PID 控制器的思想。此后，預測 PID 控制算法得到了逐步的發展與完善，許多復雜的控制系統成功驗證了預測 PID 算法的有效性。當前為止，預測 PID 控制算法可以歸納為以下兩種：

(1) PID 控制器具備預測功能。從本質上推理，這類控制器是 PID 控制器，是由廣義預測控制(GPC)算法設計而成。從結構上導出，這類控制器是采用模型預測控制與 PID 結合，模型預測控制使控制器輸出值不精確，需要結合 PID 的反饋，對輸出值進行校正。(MPC)算法依據一些先進控制機理，如廣義預測原理，內模原理，模糊理論，遺傳算法和人工智能原理來設計控制參數，從而使控制系統具有預測功能。

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