城市交通信号的迭代学习控制及其对路网宏观基本图的影响

针对在城市交通信号控制中存在对交通流难以精确建模的问题,首先利用交通流的重复性特点,提出了一种基于迭代学习的城市交通信号控制方法,并证明了在不确定初态下迭代学习控制算法的收敛性.其次,结合路网宏观基本图的特性分析了基于迭代学习的交通信号控制策略对路网交通态势的影响.结果表明,当迭代的初始状态在期望初态值的小范围内波动时,系统的跟踪误差仍能收敛到一个界内;通过对交通信号的迭代学习控制,路段的实际占有率能够逐步逼近期望占有率,从而使路网内的车辆密度分布更加均匀,确保交通流在更优的宏观基本图下运行,防止因车辆密度分布不均引起的通行效率下降及交通拥堵的发生.最后,通过仿真实验对所提方法的有效性进行了验证.     

基于路口相位方案优化设计的城市道路交通信号迭代学习控制方法研究

城市道路交叉口信号控制是交管工作持续关注的课题,关于协调好有限的道路资源与日益增长的交通需求之间的矛盾,有着至关重要的作用。由于道路自身条件约束,交通流的组成特点复杂,路网交通路呈现非线性动态特征,无法进行精准的数学建模控制。本文提出的迭代学习控制方法,根据交通流的组成和变化特点调整信号控制周期及有效绿灯时长,实现交通信号动态优化控制,保证车辆在路网中能够高效、平稳地通行,是针对非线性动态交通流的一种动态寻优控制算法,能够有效减少路口车辆等待时间、提高通行效率。考虑对不同相位设计方案的适应性,在传统配时优化模型的基础上,构建综合相位设计元素的交通信号迭代学习控制模型,并通过Vissim仿真软件和Python编程语言搭建仿真测试环境,验证了提出模型的有效性。     

基于深度学习网络的智能交通信号控制研究

本文设计了基于深度学习网络的智能交通信号控制系统.使用数据平滑方法消除交通流数据的趋势,利用由多个限制玻尔兹曼机模型构成的深度信念网络模型学习交通流特征,并结合支持向量回归预测短时交通流,根据预测结果和排队消散时间实时判断车流放行方向以及进口放行绿灯时间,实现智能交通信号控制.实验结果表明,分别将延迟时间和节点数设置为...     

带有迭代学习外环的快速路入口匝道无模型自适应预测控制

针对快速路交通系统复杂时变以及难以建模的特点,首先,本文设计了基于无模型自适应预测控制的快速路入口匝道控制方案.其次,根据快速路交通系统具有重复性特点,本文在无模型自适应预测控制方法的基础上引入开环迭代学习控制,提出一种带有迭代学习前馈外环的无模型自适应入口匝道预测控制方案.相比无模型自适应预测控制方案,该方案可以利用迭代学习前馈控制器补偿系统可重复扰动,实现系统的完全跟踪.值得说明的是,预测控制器和学习控制器可以独立工作也可以联合工作.最后,文章给出了控制方案的收敛性分析,并通过交通流仿真验证了所提控制方案的有效性.     

带遗忘因子的高阶闭环迭代学习控制器设计

为了解决迭代学习控制对系统存在的不确定性和非重复性干扰的鲁棒性问题,提出了一种带有遗忘因子的高阶闭环迭代学习控制器.该控制器中控制量包括反馈和前馈部分;其中,反馈控制采用简单的PID控制,迭代学习控制器设计为高阶PID型,它以前馈控制的形式作用于对象.通过引入遗忘因子对迭代学习控制器沿迭代方向进行滤波以,削弱系统模型的不确定部分及非重复干扰对系统收敛性的影响.仿真实验证明了该学习控制器的有效性和实用性.     

快速路入口匝道的非参数自适应迭代学习控制

基于快速路交通系统重复性和周期性的特征, 引入“拟伪偏导数”概念, 给出了宏观交通流模型沿迭代轴的非参数动态线性化形式. 进一步, 提出了快速路入口匝道的非参数自适应迭代学习控制(NP-AILC)方案. 该控制方法本质上是无模型的, 并且学习增益可迭代调节. 收敛性分析表明当系统初始状态随迭代次数随机变化时, 该方法可实现几乎完全跟踪性能. 仿真结果进一步验证了方法的有效性.     

带遗忘因子的高阶闭环迭代学习控制器设计

为了解决迭代学习控制对系统存在的不确定性和非重复性干扰的鲁棒性问题，提出了一种带有遗忘因子的高阶闭环迭代学习控制器。该控制器中控制量包括反馈和前馈部分；其中，反馈控制采用简单的HD控制，迭代学习控制器设计为高阶HD型，它以前馈控制的形式作用于对象。通过引入遗忘因子对迭代学习控制器沿迭代方向进行滤波以，削弱系统模型的不确定部分及非重复干扰对系统收敛性的影响。仿真实验证明了该学习控制器的有效性和实用性。     

基于扩张状态观测器的鲁棒迭代学习控制

针对一类包含模型不确定和外界干扰等非重复扰动的线性离散系统,本文通过将迭代学习控制与自抗扰技术相结合,提出一种新的基于扩张观测器的鲁棒迭代学习控制方法.本文以时间轴和迭代轴两个方向同时出发考虑系统的非重复扰动估计和稳定收敛问题.将与时间和迭代轴同时相关的模型不确定及外界干扰等因素归纳为系统总扰动,针对其非重复变化特性给出了扩张观测器的设计,保证在批次内快速、准确地估计系统总扰动;基于上述扰动估计,设计新型的迭代学习控制律,利用线性矩阵不等式方法证明了整个鲁棒迭代学习系统的稳定性和收敛性,并给出合理的控制器参数估计条件.此外,讨论了迭代学习控制中第一批次的控制律设计问题,给出合理的自抗扰控制器设计.最后通过仿真对比实验验证了本文方法的可行性和有效性.     

自适应交通信号控制软件系统

本系统的基本思想是针对我国现行城市路网结构及交通流的具体特点。基于交通信号区域控制理论展开的。其控制算法模型介于脱机交通信号控制理论。对于城市外围地区平交路口，采用脱机交通信号控制算法模型实现区域信号控制；而对于城市中心地区，选择自适应交通信号控制算法模型实现区域信号控制。交通信号控制模型可采用方案选择式或方案生成式。系统采用三级分布式交通信号控制结构，基于严格的时段划分对城市路网中的信号控制区域及平交路口进行协调控制。以实现整个路网通行能力提高的控制目的。     

城市区域交通信号迭代学习控制策略

城市交通流具有复杂的非线性动态特性, 在交通控制中难以对其进行精确的数学建模; 同时, 以天为周期, 宏观交通流又呈现出明显的周期性特征. 鉴于此, 提出一种基于迭代学习的城市区域交通信号控制策略, 通过对交通信号的迭代控制, 使路段的平均占有率收敛于期望占有率, 从而使绿灯时间得到充分利用并防止交通拥堵的发生, 保证了交通流在路网中的高效平稳运行. 严格的理论推导证明了该方法的收敛性, 仿真结果验证了该方法的有效性.

     

基于节点状态一致的路网边界控制

针对路网车流分布不均衡的问题,本文提出基于一致性思想的路网边界流量控制策略.首先,基于车辆守恒宏观模型,描述了区域边界车流的动态演化;以区域内路段占有率一致作为控制目标,边界交叉口配时参数为控制输入,进行区域边界反馈控制设计,并推导出边界车流输入与内部路段放行比例的解析关系;最后,通过路网实测数据验证了边界控制策略的适用性.结果表明:边界控制策略不仅能够有效改善路网交通流分布不均衡的状况,还能够有效降低路网的平均延误、排队长度等指标,提高路网运行效率.     

基于激光传感数据的拥堵路口交通信号灯控制

针对城市车流高峰时段的道路拥堵问题,提出基于激光传感数据的交通信号灯智能控制方法研究。在道路两侧均匀布置激光传感器节点,采集实时的激光传感数据和车流量信息,并构建一种两层级的交通信号灯控制模型,以提取的交通路口实时传感数据作为输入项进行模糊推理,并求解出交通信号控制模糊子集,最后推导出当前车流长度、车辆在路口的平均滞留时长及车辆的延误时长等变量,达到缓解交通拥堵,提高通行效率的目的。仿真实验数据表明,提出的拥堵交通信号灯智能控制方法具有良好的控制效果,可以明显减少车辆延误时长,提高道路通行的效率和安全性。     

基于实时车速的交通控制与诱导协同

为了减小路网的总行程时间和提高路网运行效率,提出一种基于实时车速的交通控制与诱导协同模型。利用惩罚函数将有约束遗传算法转化为无约束遗传算法对所建立的协同模型进行求解,得到最佳的控制方案和诱导方案。在Vissim微观交通仿真软件中建立包含4个交叉口的小型路网进行仿真实验,仿真结果表明,此方法能够有效地减少路网总行程时间,提高路网运行效率。      

基于人工神经网络预测控制的交通信号调度

在传统的交通信号控制中,信号的变化周期一般是固定的,由于车流量随时间的不确定性,引起了道路负荷的不均衡,容易造成道路拥塞或闲置现象。对基于人工神经网络的预测控制算法进行介绍。根据预测结果对整个路况进行决策判断,实现交通灯信号周期的自适应调节,从而实现交通流量的负荷均衡。根据城市交通系统的特点,设计一个基于神经网络的单个交叉路口的交通灯预测控制系统,得出相关不同时间段内的交通灯控制周期。分析表明,该方法能有效提高车辆通行效率,增强道路的吞吐能力。     

监督交通量变化的多模型预测自适应交通信号灯控制

因信号设定时间和车流量动态行为引起的交通量变化是现代交通控制系统存在高度不确定性的主要因素.根据交通流量具有高峰期、正常期及突发超流量期的特点,本文提出了一种监督多模型交通流量建模方法,结合模型预测控制技术对交通信号灯进行优化式智能控制,对不同交通模式下交通流量的实时变化作出反应,在优化的模式下对关键主干道交叉路口的信号灯进行自适应调节,达到实现通行次数合理,车辆延误时间以及停车时间都减少的目的.仿真示例说明了该方法的有效性.     

交通诱导预测控制仿真研究

将动态交通分配实施过程纳入预测控制框架下以满足实时交通诱导的目的,提出一种交通诱导预测控制算法．该算法是在滚动时域基础上进行的,包括实时交通分配、交通流模拟运行及评价以及进化最佳路径３ 个重要环节．仿真结果表明,交通诱导预测控制是一种良好的计算机控制方法学,其优化过程预先考虑了目前交通分配对未来路网的影响,因而可有效地防范交通拥堵,实现考虑反馈的路网交通流实时分配优化,同时为出行者提供最佳路径．