基于粒子群算法的多匝道协调控制

高速公路入口多匝道协调控制是调节各个入口匝道进入到主线的交通量,从而使主线交通流处于最佳状态。由于多个入口匝道相互关联和相互影响,多匝道协调控制具有强的耦合性、非线性和时变性。针对上述问题,提出了一种基于系统分层和粒子群优化算法的控制方法。首先论述了高速公路多匝道系统的原理模型;然后阐述了多匝道协调控制系统的实现,系统由协调控制层和直接控制层组成,其中前者负责模型选择、参数调整和确定期望的密度轨迹,后者采用比例积分微分控制器实施控制,并引入粒子群算法对控制器的比例系数、积分系数和微分系数进行优化;最后进行了仿真实验。结果表明,当高速公路出现交通拥堵时,系统能够快速地消除拥堵,并使主线交通流趋于稳定。该方法为高速公路多匝道控制提供了一种切实可行的新途径。     

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.     

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。     

高速公路主线可变限速模糊控制及仿真研究

研究高速路交通流优化控制问题,在互通立交范围内,没有入口匝道放行限制的条件下,当交通需求达到一定程度时,造成交通拥挤甚至拥堵,交通流不稳定.为充分发挥通行效率,缓解交通拥挤,针对高速公路互通立交的特点,为主线限速控制,提出一种高速公路主线可变限速模糊控制方法.控制通过对入口匝道上游主线交通流的速度,实现交通流从拥挤状态调控到稳定状态.为评价控制方法的性能,用最短总行程时间为性能指标,与无控制情况进行比较.最后得出设计的可变限速模糊控制器,能够有效延缓互通立交范围内交通拥挤的出现,提高高速公路网的整体运行效率,保证车辆安全和高效的运行.     

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。     

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.     

高速公路入口匝道最优控制*

在高速公路某路段发生阻塞现象时,Markos Papageorgiou（1990）所建立的交通流模型不能反映这一路段交通流的真实状态;本文给出一个改进的交通流模型,可以克服全部缺陷.在新模型基础上构造了入口匝道最优控制问题,计算机仿真结果表明本文的控制策略在降低入口匝道平均等待时间这一性能上有较好的控制效果.     

基于支持向量机的高速公路入口匝道控制

针对高速公路入口匝道控制问题所存在的非线性、复杂性和不确定性,在入口匝道控制原理的基础上,设计了一种基于支持向量机的高速公路入口匝道控制器;结合某高速公路交通调研数据,对这一控制器进行了仿真;仿真结果表明了支持向量机可以用于高速公路入口匝道的控制,并能取得较良好的控制效果.     

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。     

An integrated optimal control and algorithm for commuting corridors

An integrated optimal control model and its solution algorithm have been developed for commuting corridor management. Three traffic control measures, including ramp metering, intersection signal timing, and freeway flow diversion, have been incorporated and optimized simultaneously. As an improvement to our previous work, the presented model and algorithm have the following three unique features: (1) modeling traffic state evolution on surface streets with flow conservation within sections, flow transition between sections, and flow discharging at downstream intersections; (2) estimating time-dependent model parameters adaptively with real-time traffic measurements, rather than assuming as pre-determined; and (3) having a limited-step convergence property in its solution logic. Preliminary numerical tests have demonstrated the potential of the developed model and algorithm for integrated real-time corridor control.     

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.     

城市高速道路交通控制方法研究的回顾与展望

本文首先阐述了城市高速道路交通系统存在的关键问题和交通控制研究的必要性,然后通过 高速道路实测曲线说明了该类型交通控制的特点,并对现有的城市高速道路控制三种方法进 行评述,从中选择了现在广泛采用的入口匝道控制法进行深入探讨．在详细论述各种入口匝 道控制方法的适用场合和局限,提出了采用分层递阶智能控制理论和多目标优化的方法实现 城市高速道路与普通道路的综合集成控制以取得城市综合交通系统的效益最优的研究方向     

Allocation of freeway ramp metering volumes to optimize corridor performance

A simple macroscopic freeway traffic corridor model is formulated for the purpose of developing optimal allocations of freeway on-ramp metering volumes. The model represents a freeway and a single parallel "equivalent surface street," both unidirectional, which are interconnected by freeway on-ramps. Since a choice of routes is included in the problem formulation, the fairly standard methodology of "traffic assignment" is employed to predict how drivers will react to the on-ramp metering. An explicit traffic assignment algorithm which includes ramp queueing is developed. Both the corridor and traffic assignment models are restricted to stationary traffic patterns. Two specific corridor performance criteria, freeway travel rate and total travel-time rate, are formulated in terms of the model variables. Then the problem of choosing ramp metering volumes to optimize a performance criterion is posed. A computationally efficient suboptimal dynamic programming scheme is developed and illustrated by an example.     

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．     

基于小脑模型关节控制器与PID复合的高速公路交通流密度控制

高速公路交通控制系统是一个复杂的非线性时变系统, 传统的匝道控制方法难以取得满意的控制效果. 为此, 本文提出基于小脑模型关节控制器(CMAC)与PID复合的匝道控制方法. 首先建立了二阶宏观动态交通流模型, 然后研究了CMAC与PID复合控制算法, 结合非线性反馈理论, 设计了基于CMAC与PID复合的高速公路交通流密度控制器, 该密度控制问题是一个输出跟踪和扰动抑制问题, 最后采用两个仿真实例对该方法的有效性进行验证. 结果表明, 复合控制具有优越的密度跟踪性能和抑制噪声干扰的能力; 复合控制方法能够有效地消除交通拥挤, 并使主线车流趋于稳定.