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.     

交通事件下快速路网匝道控制与路线诱导的集成控制

本文建立了交通事件影响下匝道控制与路线诱导相结合的完全集成控制模型,即建立了一个以节点分流比例与匝道调节率为控制变量的非线性最优控制模型,模型中考虑了突发交通事件后快速路的交通特点,基于粒子群算法设计了模型的求解算法.以一个简单的小型路网为例,讨论了突发事件后采用不同控制策略对系统的全局影响,仿真表明,匝道控制与路线诱导相结合的集成控制有效地降低了事件的影响.     

快速路入口匝道与衔接交叉口协调控制策略

提出一种入口匝道与衔接道路交叉口协调控制的策略。采用ALINEA入口匝道控制方法保证主线畅通的前提下,在入口匝道与衔接交叉口均无超长排队时,以入口匝道与衔接信号控制交叉口车均延误最小化为目标;入口匝道无超长排队而衔接交叉口关联相位存在超长排队时,采用衔接交叉口关联相位延长控制策略;在入口匝道存在超长排队而衔接交叉口关联相位无超长排队时,采用衔接交叉口关联相位提前结束控制策略。采用cell transmission model模型构筑入口匝道控制与相衔接交叉口协调控制的模型,实时动态优化地面交叉口的周期跟绿信比。研究结果表明:采用提出的控制方法,衔接交叉口的车均延误虽然有轻微增加,但可以有效防止入口匝道的拥堵蔓延至普通道路,从而可以保证出口匝道衔接区域的畅通,衔接区域的车均延误减少。     

城市交通信号局部博弈交互下的学习协调控制

针对传统分布式自适应交通信号控制协调效率受限,并且存在维数灾难问题,建立了城市区域交通信号控制系统模型,将其优化问题建模为局部交叉口交通信号博弈协调控制,提出基于交叉口交通信号控制agent局部信息博弈交互的学习算法。在学习过程中交叉口交通信号控制agent进行局部信息博弈交互,自主调整交通信号控制策略使其逐步学习到最优策略。通过设计不同的交通需求情景,对路网平均延误和平均停车次数进行加权构建性能评价指标,相对于遗传算法和感应控制方法,博弈学习取得更好的交通信号控制效果,其能收敛到最优性能评价指标,其具有更好的交通需求管控能力。     

快速路控制策略仿真研究

城市快速路是城市交通的主动脉,承担着城市大部分交通量,良好的快速路控制策略能有效缓解道路拥堵。本文借助改进的宏观交通流模型,采用Visual Basic面向对象语言,开发城市快速路的控制仿真系统。运用该仿真系统对一个包含两起点两终点的快速路段进行仿真,模拟采用ALINEA策略和不采用控制的快速路交通运行状态。仿真结果表明,对入口匝道实施ALINEA控制后,高峰时刻主线流量增加约150veh/h,入口匝道与主线汇合区速度提高约10km/h,说明ALINEA控制策略能有效缓解快速路拥堵。     

自由流速度变化下快速路路网性能变化研究

在经典元胞传输模型的基础上,采用上下匝道无控制策略构建快速路元胞传输模型。依据模型算法对城市快速路进行仿真,分析广义路网容量和狭义路网容量与系统总延误之间的关系。仿真结果表明：在自由流速度逐渐增大情况下,城市快速路总延误先减小后增大,而广义路网容和狭义路网容量都是先增大后减小,总延误谷值与路网容量峰值相对应。确定该结论在一定条件下与城市快速路越快越堵悖论具有一致性。     

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MFD的多路网子区协调交通控制策略

为了缓解大规模路网的交通拥堵，提出了一种基于宏观基本图的多路网子区协调控制策略。首先，将实际路网划分为城市道路网络的核心区域和相邻区域，并以此以获得不同区域的宏观基本图特征。假设在路网核心区域采用控制策略，进而得到核心区域的预期溢出车辆数；计算出当相邻区域可增加的车辆数量接近核心区域的溢出车辆数量时路网核心区域的绿灯压缩时间。之后对核心区域采取应用了压缩绿色时间的控制策略，使得促进核心区域和邻近区域的交通状况趋于一致，改善整个路网的交通性能。通过实际道路网络建立了仿真路网，并利用仿真工具SUMO对上述区域控制策略的效果进行评估。仿真结果表明，基于MFD的多路网子区协调交通控制策略的实施可以提高整个路网的运行指标。     

城市快速路入口匝道控制策略比较分析

入口匝遭控制是缓解城市快速路交通拥挤最有效的方法之一；首先阐述了城市快速路入口匝道控制的基本原理和作用，对匝道控制策略进行了分类，在此基础上，对各种入口匝道控制策略进行了比较研究，分析了各自的优缺点以及适用范围，最后，根据快速路构造上的特点，对入口匝道控制的研究方向进行了展望。     

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。     

Adaptive multi-mode switching strategy for the spherical underwater robot with hybrid thrusters

The conventional autonomous cruise and tracking system cannot transition and change its motion mode according to the underwater environment during operation, so it is of great significance to study the multi-mode switching of cruise control for Autonomous Underwater Vehicles (AUVs). In this paper, a Multi-Mode Adaptive Switching (MMAS) strategy for the Spherical Underwater Robot with Hybrid Thruster (HPSUR) was proposed, which provided the possibility for the robot to choose optimal control mode according to the unpredictable operating environment. Then, the dynamic and force of the hybrid thruster are analyzed to improve the accuracy of multi-mode switching, and the MMAS strategy is developed linking the attitude adjustment and switching problems. Furthermore, a series of multi-mode switching experiments were conducted using water-jet mode, propeller mode and hybrid mode. Finally, the experimental result was discussed, which verified the effectiveness and accuracy of the proposed MMAS strategy. The proposed control strategy has a certain reference value for the multi-mode switching of propulsion devices.     

基于EHB的坡道起步辅助策略开发

车辆坡道起步是一种典型工况。针对坡道起步过程中容易发生溜车、车身抖动大以及驾驶舒适性差等问题,提出了基于EHB系统的坡道起步辅助策略开发研究。论文重点研究了EHB的辅助坡道起步控制策略。通过对车辆坡道起步动力学分析,制定了合理的控制策略,在Simulink中对控制策略进行模型搭建并对模型进行仿真。对仿真结果分析得到控制策略的可行性以及EHB在车辆坡道起步时优越性。     

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。     

城市快速路入口匝道与交叉口协调控制策略

为提高城市快速路的运行效率,避免快速路入口匝道处发生拥堵并影响地面交通,结合快速路交通状态的实时判别、匝道调节率及交叉口信号配时方案,提出了针对快速路典型交通状态下的精准协同控制模型。协调控制模型的四个子模型为,流量精准推送模型、交叉口关键相位迟闭、早断配时优化模型、匝道排队调节控制模型。案例仿真表明：协调控制信号迟闭策略下匝道通过流量、车均延误,交叉口平均排队长度、车均延误分别优化了2.3%、40.4%、21.8%、22.4%;协调控制信号早断策略下匝道车均延误、平均排队长度,交叉口平均排队长度、车均延误分别优化了22.6%、31.7%、9.7%、4.5%;协调控制较大程度上提升了研究区域运行效率。     

Development of a MEMS-based control system for compressible flow separation

A MEMS-based sensor and actuator system has been designed and fabricated for separation control in the compressible flow regime. The MEMS sensors in the system are surface-micromachined shear stress sensors and the actuators are bulk-micromachined balloon vortex generators (VGs). A three-dimensional (3-D) wing model embedded with the shear stress sensors and balloon VGs was tested in a transonic wind tunnel to evaluate the performance of the control system in a range of Mach number between 0.2 and 0.6. At each Mach number tested, the shear stress sensors quantify the boundary layer on the surface of the wing model while the balloon VGs interact with the boundary layer in an attempt to provide flow control. The shear stress measurements indicate the presence of a separated flow on the trailing ramp section of the wing model at all Mach numbers tested when the balloon VGs are not activated. This result is confirmed by total pressure measurements downstream from the wing model where a wake profile is observed. When the balloon VGs are activated, the shear stress level on the trailing ramp increases with the Mach number. At the highest Mach number tested, this increase elevates the shear stress on the ramp to almost the same level as the unseparated flow, suggesting the possibility of a boundary layer reattachment. This result is supported by the downstream pressure measurements which show a large pressure recovery when the balloon VGs are activated. The wind tunnel experiment successfully demonstrated two aspects of the MEMS flow control system: the effectiveness of the microshear stress sensors in measuring the separation characteristics of a high-speed compressible flow and the ability of the microballoons in positively enhancing the aerodynamic performance of a high-speed wing through boundary layer modification.     

基于传感器多模式调度的智能目标跟踪算法

智能目标具有反跟踪的特性,其运动状态的改变与跟踪传感器的工作模式相关.为了实现对智能目标的有效跟踪,文中提出一种基于传感器多模式调度的交互多模型跟踪算法.首先,为智能目标构建混合多模型集,描述其与传感器模式相关的智能运动特性;其次,提出一种传感器多模式调度策略,综合考虑了一步预测的目标跟踪误差、二步预测的目标运动趋势误差以及传感器模式的辐射代价3方面因素,据此构建传感器多模式调度的目标函数;最后,将传感器多模式调度与交互多模型跟踪算法相结合,通过"模式调度→交互跟踪→模式调度"的闭环结构,提高了对智能目标跟踪的自适应性.仿真结果表明,与选择固定传感器模式的方法和基于近视策略的传感器模式调度方法相比,文中方法实现了对智能目标的持续精确跟踪.     

矿山信息物理融合系统多节点智联策略

针对当前矿山信息物理融合系统(CPS)的通信节点无法与基于不同无线通信协议的感知节点实现智能连接的问题,在通信节点上集成多种通信模块构成多模态通信节点,提出了一种基于渐进式神经网络的矿山CPS多节点智联策略。采用渐进式神经网络控制多模态通信节点准确切换工作模态,实现异构无线通信网络自主建立;利用异步优势动作评价算法对渐进式神经网络进行深度训练,提高渐进式神经网络的收敛速度和训练精度。实验结果表明,该策略实现了多模态通信节点与多类感知节点之间的准确、可靠通信。     

用S-函数构造多模控制器在温控系统中的应用

该文介绍了计算机软件Matlsb及其软件包Simulink的功能特点，描述了Simulink中的S-函数创建方法，针对温度控制系统中采用多模式控制方法，用S-函数构造了模式控制器，并在温度控制系统仿真中得以应用，取得较好的控制效果。