高速公路实时交通流模糊逻辑优化控制系统设计

高速公路交通流特征复杂多变,受到诸多影响因素的共同作用,如天气、道路状况、车辆类型等等。因此,如何获取交通流逻辑控制条件并实现精准调节难度较大。为此,本研究设计新的高速公路实时交通流模糊逻辑优化控制系统。对于系统的硬件部分,设计车流控制模块、无线传输车载终端、实时交通流逻辑调度模块、模糊控制器模块,并确定各个模块之间实时连接关系。对于系统的软件部分,求解交通流逻辑控制条件,联合高速公路实时通行相位条件,调节模糊控制器,并根据高速公路交通路网模型,推导交通流优化控制条件的求解表达式,完成高速公路实时交通流模糊逻辑优化控制系统的设计。实验结果表明,本系统可以解决逻辑协调错误的问题,且能够有效控制高速公路车流量。     

交通信号自适应模糊控制器的设计及稳定性分析

针对城市交通路口的信号控制,提出一种自适应模糊控制器,并对其稳定性进行分析.通过控制器给出路口实时信号配时,根据红灯相位的等候车辆平均损失和绿灯相位释放车辆的平均增益,给出了模糊控制器的自适应算法,以实时修正其模糊规则.在自适应模糊控制器的稳定性分析中,采用模糊控制系统闭环模型的模糊关系矩阵,证明在路口车辆随机产生的情况下,模糊控制系统是稳定的.仿真结果表明,自适应模糊控制器比全感应控制器、简单模糊控制器更能适应路口交通流的变化,极大地改善了系统性能.     

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GA优化的入口匝道可调模糊控制器设计

基于遗传算法的迭代优化搜索能力,通过合理构造遗传算法适应度函数这一关键因素,对提出的高速公路入口匝道多维自适应模糊控制器解析描述中的系数因子进行了优化设计,不仅有效地解决了控制规则库的冗余性、兼容性问题,而且避免了解析描述中系数因子选取的盲目性、主观性。仿真结果表明,该设计在保证系统实际控制要求基础上基本能使高速公路交通流达到最优。     

一种新的自适应模糊滑模控制器设计方法

对一类非线性系统提出一种新的自适应模糊滑模控制器设计方法。将自适应模糊控制与滑模控制有效地结合在一起,先用滑模控制使跟踪误差进入边界层内,然后启动自适应模糊控制器。该控制器可消除滑模控制器中出现的抖振,并可在存在模糊逻辑系统逼近误差情况下使系统跟踪误差小于预先给定的任意常数。仿真算例验证了所提出方法的有效性。     

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。     

基于模糊神经网络的积分自适应控制

将模糊神经网络应用于传统线性积分自适应控制,构造了一类模糊神经自适应方法,用于消除非线性系统响应偏差.模糊神经网构成直接非线性自适应控制器.对线性及非线性对象的仿真控制以及与经典自适应控制的比较,表明了模糊神经自适应控制器的有效性.     

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 .     

快速路入口匝道模糊自整定PI 控制方法

入口匝道调节是快速路交通控制中较有效的一种方式,现基于快速路交通系统的常微分模型,设计了一种新的入口匝道的模糊自整定PI 控制方法,充分利用了上游路段流入的交通流量和向下游路段流出的交通流量信息进行控制律更新,有效抑制了系统扰动等不确定性因素的影响。设计了相应的模糊控制逻辑,实现了复杂交通系统实际控制过程中的PI控制器参数的模糊自整定。仿真研究中,与传统PID 和ALINEA 方法进行了充分比较,说明了所提出方法的有效性。     

直流无刷电机控制器设计与仿真

关于无刷电机性能优化问题。无刷直流电机工作过程中电气参数具有非线性、时变性的特性,造成实时性差,由于传统的PID控制器的参数不能在线调整,在对其进行控制时存在鲁棒性差、精度低等缺点。为解决上述问题,提出将模糊自适应PID控制器应用于无刷直流电机的控制中,根据系统的转速偏差e和偏差变化率ec,经过模糊逻辑推理,动态自适应调整PID控制器的三个参数。在分析电机模型的基础上,借助在Matlab仿真平台设计了无刷直流电机模糊自适应PID控制器的仿真模型。结果表明:较之传统的PID控制器,模糊自适应PID控制器响应速度快、鲁棒性强、无超调、精度高,达到了较好的控制效果。     

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。     

On ramp metering: towards a better understanding of ALINEA via model-free control

ALINEA, which was introduced almost 30 years ago, remains certainly the most well-known feedback loop for ramp metering control. A theoretical proof of its efficiency at least when the traffic conditions are rather mild is given here, perhaps for the first time. It relies on tools stemming from the new model-free control and the corresponding ‘intelligent’ proportional controllers. Several computer experiments confirm our theoretical investigations.     

Model predictive control for ramp metering of motorway traffic: A case study

A real-life motorway in Belgium is studied and a comparison is made between a simulation of a morning rush hour situation without control and a simulation of a morning rush hour situation with ramp metering implemented. Two types of controllers are compared: a traditional ALINEA based controller and a model predictive control based ramp metering controller. In order to evaluate the controllers in a realistic framework, the simulations presented in this paper are based on real-life traffic measurements, and constraints on the maximal allowed queue lengths at the on-ramps are imposed. The presented simulations are indicative for the reduction in the total time spent (on the studied motorway and on the on-ramps) that can be achieved by ramp metering during a typical morning rush hour.     

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。     

基于时间占有率的短时交通预测模型

针对现有的交通预测模型大多以交通量为变量,而交通量作为二值函数,无法有效地判断道路交通是否处于交通顺畅或拥挤状态,采用时间占有率这一单值变量,建立了基于ARIMA(p,d,q)时间序列结构的短时交通预测模型。在建模过程中,以非参数检验法判定序列平稳性,AIC准则确定模型结构,最小二乘算法(LS)估计参数。以城市中心商务区交叉口为实例,对一个信号控制周期的占有率实测值进行预测分析。结果表明,时间占有率比仅仅用交通量更能描述交叉口的实际情况,且算法简单,精度高,适合于交通控制和信息诱导系统的实时在线预测。     

一种支持移动对象的GIS-T通用时空模型

交通系统具有时空动态特征,对象间关系复杂,多类应用共享相同的空间和实时交通流数据,多参照系统并存。为真实表达交通系统的动态特征和复杂关系,避免数据重复采集和管理,实现多参照系统、多类数据的集成和共享,提高数据综合使用价值,综合多类交通应用的共同特征,提出了一种支持移动对象的网络时空数据模型STMNMO。     

Design and Analysis of a Backbone Architecture with TDMA Mechanism for IP Optical Networking

This paper presents a new technique for constructing IP over photonic systems. The use of lable switching is assumed in the IP routers, while a new routing architecture is introduced to transport IP packets across an optical backbone network. The architecture is based on a two-level TDMA structure with wavelength division multiplexing (WDM). Many IP-based network applications such as high-resolution image, distributed database, and real-time video/audio service generally require high-speed transmissions in WAN/LAN. The network traffic in these applications usually exhibits traffic locality. As a result, traditional TDMA is not efficient for such traffic. Consequently, based on the traffic parameters such as locality and loading, an architecture named a PG (Partition-Group) Network is proposed. Furthermore, the interleaved control slot (ICS) with cross-group section (CGS) or non-cross-group section (NCGS) for reducing collisions is also presented. The slot reuse can be easily achieved by using the ICS scheme, and the slot utilization of the network can be improved within the high traffic locality.     

Denial-of-service with PMTU strategy

According to Security Report #00110 from Hewlett-Packard an HP-UX 10.30/11.00 system can be used as an IP traffic amplifier where small amounts of traffic can result in larger amounts of outbound traffic. This problem affects HP-UX releases 10.30 and 11.00 only. As a result of this problem and depending upon the amount and nature of inbound traffic, an HP-UX 10.30/11.00 system can be used to flood a target system with IP packets which could result in larger amounts of outbound traffic.     

Analysis and modelling of traffic produced by adaptive HTTP-based video

The increase of HTTP-based video popularity causes that broadband and Internet service providers’ links transmit mainly multimedia content. Network planning, traffic engineering or congestion control requires an understanding of the statistical properties of network traffic; therefore, it is desirable to investigate the characteristic of traffic traces generated by systems which employ adaptive bit-rate streaming. Our first contribution is an investigation of traffic originating from 120 client-server pairs, situated in an emulated content distribution network, and multiplexed onto a single network link. We show that the structure of the traffic is distinct from the structure generated by the first and second generation of HTTP video systems, and furthermore, not similar to the structure of general Internet traffic. The obtained traffic exhibits negative and positive correlations, anti-persistence, and its distribution function is skewed to the right. Our second contribution is an approximation of the traffic by ARIMA/FARIMA processes blue and artificial neural networks. As we show, the obtained traffic models are able to enhance the performance of an adaptive streaming algorithm.