高速公路匝道非线性反馈控制器的设计与仿真

提出了一种非线性方法设计高速公路入口匝道反馈控制器,非线性反馈控制器由高速公路交通流模型和比例积分调节器组成。阐述了入口匝道控制原理,建立了高速公路交通流模型,模型的流量—密度关系是非线性的,设计了高速公路匝道非线性反馈控制器模型。仿真结果表明非线性反馈控制器性能优越,它能使高速公路主线交通流密度保持为设定的期望密度,同时又能维持可接受的匝道服务水平。     

高速公路主线限速与匝道融合的协调控制

为缓解高速公路的交通拥挤,主线限速、匝道融合等常被应用,因主线限速和匝道融合经各自优化获得的控制策略可能存在矛盾,故二者协调是必须的,而如何建立和求解二者的协调控制模型还没有有效方法.本文基于宏观交通流理论和多agent技术研究了此协调控制问题.为此首先阐述了高速公路的一般宏观交通流模型;然后分析主线限速、匝道融合的交通特性,建立了主线限速-匝道融合交通流模型;并协调主线限速和匝道融合,建立了协调控制模型.最后,基于多agent技术和分层递阶结构提出了协调控制模型的求解算法,并给出了应用此方法控制仿真高速公路的一个实例.     

基于遗传算法优化的高速公路匝道PI控制器

研究遗传算法优化PI控制器的参数,并应用到高速公路匝道控制中。阐述了匝道控制目标,建立了高速公路交通流模型,给出了遗传算法优化的步骤,并对入口匝道PI控制器的参数进行了优化。仿真结果表明,该方法性能优越,用于高速公路入口匝道控制中效果良好。     

高速公路非线性反馈模糊逻辑匝道控制器

入口匝道控制是高速公路交通控制和智能运输系统的重要组成部分,但现有的入口匝道控制效果尚不理想.为此,本文提出一种非线性反馈方法用模糊逻辑进行入口匝道控制.建立了高速公路交通流动态模型,在此基础上,结合模糊逻辑理论设计了非线性反馈匝道控制器,根据密度误差和误差变化用模糊控制决定匝道调节率,模糊变量选用三角形隶属度函数,并制定了包含56条模糊规则的规则库,最后用MATLAB软件进行系统仿真.结果表明该控制器具有优越的动态和稳态性能,它能使高速公路主线交通流密度保持为设定的期望密度,该方法用在高速公路入口匝道控制中效果良好.     

高速公路入口匝道模糊逻辑控制器的设计及其仿真研究

高速公路入口匝道控制是在高峰期间控制进入高速公路的车辆数目,使高速公路主线交通流不堵塞,提高主线的通行能力,实现车辆在高速公路上高效、安全地运行。阐述了模糊逻辑控制器的基本结构与模糊控制算法,分析了高速公路通行能力的影响因素,给出了具体的模糊隶属度函数并设计了高速公路入口匝道模糊逻辑控制器,充分利用计算机可视化仿真的优点对控制器进行了仿真研究,结果令人满意。     

船舶混沌运动的比例-积分-微分控制

针对采用比例-积分-微分控制混沌系统时参数不易确定的问题,为克服基本粒子群优化算法的不足,对PSO算法惯性权重系数进行了改进,并将目标混沌系统引入PSO算法,提出了改进动态混沌粒子群优化算法.将改进算法应用于船舶混沌运动比例-积分-微分控制器的参数整定优化并对混沌运动的比例-积分-微分控制进行了仿真研究,仿真结果表明,改进算法得到的控制参数能将受控船舶混沌系统迅速稳定到不动点上,控制效果明显.     

整合快速路网匝道控制和路径诱导的进化粒子群算法

针对快速路匝道控制和路径诱导优化,改进已有宏观交通流模型对上下匝道的处理方式,提出了一种实现快速路网协同整合动态优化控制的进化粒子群算法。利用区分目的地车流的均匀分布,给出起始路段区分目的地车流的实际驶入比例。通过对实际路网中上下匝道车流的观察分析,给出上匝道车速与下游主线车速的关联关系,并对下匝道实施类似主线路段的建模处理。针对基于上述改进得到的快速路网动态控制系统,利用控制变量的箱式约束,在经典粒子群算法中引入交叉变异操作,给出了一种高效的进化粒子群算法。通过算例分析比较了经典粒子群算法和进化粒子群算法,证实了新方法可以高效处理复杂的实际快速路网。     

基于RBF神经网络整定的高速公路匝道PID控制器

研究RBF神经网络整定PID控制器的参数,并应用到高速公路入口匝道控制中。首先阐述了入口匝道控制原理,然后建立了高速公路交通流模型,并设计了RBF神经网络整定的高速公路匝道PID控制器,RBF神经网络通过对被控对象Jacobian信息的辨识来动态调节PID控制器的参数,最后用MATLAB软件进行系统仿真。仿真结果表明,该控制器具有优越的动态和稳态性能,用于高速公路入口匝道控制中效果良好。     

基于免疫算法的多匝道MF-AILC控制方法

针对高速公路交通系统的重复性和周期性,提出基于免疫算法的高速公路多匝道无模型自适应迭代学习控制（MF—AILC）联合协调控制,以高速公路最大流量、全局最小行程时间和入口平均等待时间三者为目标函数,用免疫算法对多匝道协调迭代学习控制器进行优化。仿真结果表明,与无控制情况下进行比较,该控制方法具有良好的控制效果和较强的鲁棒性。     

基于多车道交通流动态离散模型的递阶优化控制问题与算法

建立了一个基于多车道动态离散交通流模型的高速公路入口匝道流量优化控制模型.为了降低优化控制问题求解的复杂程度,把它分解为两层递阶控制问题.讨论了两层求解的算法,并给出了算例及仿真结果.     

高速公路多匝道协调控制系统设计与仿真

采用大系统分解和协调的方法研究高速公路多匝道的协调控制问题．建立了反映高速公路交通动态变化的有限差分模型，结合交通系统的特点提出改进的多层控制方法．控制结构分三层：局部控制层决定匝道调节率；协调控制层为局部控制层确定期望密度；自适应层根据实时检测交通状况选择模型和调整模型参数．仿真结果表明，控制系统具有良好的动态性能，该方法能有效地消除交通拥挤和维持主线车流稳定，能提高主线的通行能力，实现车辆在高速公路上高效、安全地运行．     

基于模糊理论的高速公路递阶控制

将递阶结构和模糊控制用于高速公路多匝道的协调控制,协调控制器采用多输入-多输出的模糊控制方法协调确定相邻路段的匝道入口调节率;各路段根据协调控制器给定的匝道入口调节率,利用单匝道模糊控制器将系统状态保持在给定的标称点范围内。给出了分层控制系统的结构和控制算法,并在交通仿真软件PARAMICS上进行了仿真实现。仿真结果表明,该方法能够有效地消除交通拥堵,维持主线车流稳定。     

基于Multi-agent的城市高速公路交通流控制的集成框架

本文指出要有效解决高速公路的交通拥挤与堵塞问题,必须研究入口匝道控制、主线控制、通道控制等的集成问题.文章通过分折Multi-agent的技术特点和高速公路的交通流过程,提出了基于Multi-agent的入口匝道控制、主线控制、通道控制等的集成控制框架,并对其中的关键问题---短时交通流预测和Agent间的通讯---进行了阐述.􀁱     

高速公路多匝道远程协同控制技术研究

传统高速公路多匝道控制方法大多是使用线圈进行参数采集,使交通调节率计算不精准,导致技术控制精准度较低,针对该问题,提出了多匝道远程协同控制技术研究。结合高速公路协同环境,限制主线交通,计算车辆进入路网后周期性路径距离和预测时间的通行成本,根据实际路况对系数进行调整,当参数系数为0时,通行成本最低即为最优规划路径,并触发路径诱导执行。充分考虑匝道总流量约束条件,执行诱导方案,获取最短控制周期,使用模糊逻辑算法计算控制周期内的控制率,从而实现多匝道控制目的。通过实验对比结果可知,该技术控制精准度较高,为保障高速公路安全运行奠定基础。     

Fault-tolerant control of variable speed limits for freeway work zone using likelihood estimation

Freeway work zone with lane closure can lead to disruption to local traffic and cause significant impacts on mobility, safety and environmental sustainability. To mitigate traffic congestion near work zone area, many variable speed limits (VSL) control approaches have been developed. However, VSL control system, as a critical transportation management system, is prone to the occurrence of traffic sensor faults. Faulty sensors can cause great deviations of traffic measurements and system degradation. Therefore, this study aims to develop a fault-tolerant VSL control strategy for freeway work zone with the consideration of the mainline sensor fault and ramp sensor fault. To analyze the traffic dynamics near work zone area, a traffic flow model has been built first. Then a sliding mode controller in the previous study has been utilized for VSL control. In addition to the traffic states estimated by a Kalman filter, two observers have been developed to provide analytical redundancy of traffic states estimation. By comparing the logarithm of the likelihood estimations from the Kalman filter and two observers, a fault diagnosis scheme has been designed to detect and identify the faults of mainline sensors and ramp sensors. Then the VSL controller can be reconfigured accordingly in case of sensor faults. The proposed system is implemented and evaluated under a realistic freeway work zone environment using traffic simulator SUMO. The results demonstrate that the developed system can accurately detect and identify the sensor faults in real time. Consistent improvements of mobility, safety and sustainability are also achieved under fault-free and sensor faults scenarios.     

西安-临潼高速公路递阶控制方法研究

本文利用大系统最优控制理论对西安一临潼高速公路的控制方法进行研究,基于交通流 模型提出了一种递阶控制方法,并对西安一临潼高速公路的控制进行仿真,获得了满意的效 果.     

城市高速公路交通的神经网络建模与控制

从城市高速公路交通流的宏观、动态特性出发 ,分析了交通流控制中常用的宏观、动态、确定性模型 在此基础上 ,利用人工神经网络技术建立了城市高速公路的神经网络模型 ,并提出了入口匝道放行和路段速度相结合的多变量神经网络控制策略 利用该控制策略建立的自适应神经网络控制器 ,可以使高速公路上的交通密度维持在理想的密度值附近 .进一步分析可以得到 ,该控制器是一个状态和控制作用均可跟踪的伺服系统 .以杭州某高架高速公路为背景的仿真结果表明 :该控制器具有较强的鲁帮性 ,控制效果令人满意 .