基于BP神经网络的入口匝道控制算法

针对现有的入口匝道控制方案不能有效缓解高速公路交通拥挤及堵塞问题,提出了一种使用BP神经网络的非线性方法设计感应匝道控制的算法。首先建立了高速公路交通流动态模型,在此基础上,结合BP神经网络设计了非线性反馈匝道控制算法。在MATLAB环境下,比较了无控制、ALINEA控制和BP神经网络控制3种不同控制方法的有效性。结果表明,BP神经网络方法在抑制交通流密度波动方面优于ALINEA控制,且能使高速公路主线交通流密度保持在期望值附近。此外,该算法具有自学习功能,可以在线调节神经网络的连接权值以适应不同的交通流模式。     

高速公路入口匝道控制器设计

为了缓解高速公路交通拥堵问题,对强非线性、随机性和不确定性高速公路数学模型进行分析,提出了一种利用模糊PID控制匝道的方法。该方法依据密度偏差及偏差变化实时修正匝道控制参数,调节进入高速公路的车辆数,从而使高速公路的主线车流密度处于理想状态。结果表明,该控制器较具有较好的动态性能,可以使高速公路交通流密度处于期望密度,提高道路使用效率。     

动态连续模型在交通控制中的应用

本文利用交通控制器理论和流体力学理论，改进了描述交通密度变化的模型，这为今后进一步研究交通控制理论提供了较好的数学模型。     

快速收敛的高速网络可变结构拥塞控制协议

针对可变结构拥塞控制协议（VCP）存在粗粒度的拥塞反馈信息和收敛速度慢等问题,采用动态拥塞窗口控制和收敛控制器2种机制,提出了一种扩展的可变结构拥塞控制协议（EVCP）.EVCP通过复用Ipv6报文头的4个二进制位提高拥塞反馈信息的粒度,并基于实时的拥塞反馈信息实现动态拥塞窗口控制.收敛控制器的基本思想是如果EVCP传输流的拥塞窗口大于公平的拥塞窗口,当积性减少时,该传输流需要比往常更积极地减少拥塞窗口.仿真表明,EVCP不仅保持了VCP的优点,而且在公平性和收敛速度方面具有更好的性能.     

高速公路卡车队列行驶非线性滚动优化控制

提出高速公路卡车队列行驶非线性滚动优化控制策略;采用双层控制器结构,上层控制器根据当前的道路及车辆状态信息决策出卡车队列最优燃油经济性速度曲线,下层控制器采用滚动优化方法对最优速度曲线进行跟踪,并保证卡车队列行驶时车间距离的安全性及有效性。为验证高速公路卡车队列行驶非线性滚动优化控制方法的有效性,选取多组不同路况及初始车速进行Trucksim-Simulink联合仿真,结果表明:本文方法在不同道路坡度及车速情况下均可有效跟踪期望最优速度,提高了跟随车辆的燃油经济性。     

基于无源性的发电机励磁和TCSC协调控制

发电机励磁系统以及可控串联电容补偿器（ thyristor-controlled series capacitor, TCSC ）对远距离输电系统的稳定性影响很大。本文利用无源性控制原理和变结构控制,得到一种直接针对多输入多输出的非线性模型的设计方法,并设计了发电机励磁和TCSC的协调控制器。由于在控制器的设计过程中没有用到任何线性化方法,因而所得控制器充分利用了系统的非线性特性。仿真证实了其能有效地改善电力系统的稳定性,且对系统参数的变化具有强鲁棒性。     

用于队列管理的模糊增益神经元自适应控制器

针对具有参数时变及非线性特性的网络拥塞控制系统,提出了一种模糊增益神经元主动队列管理算法(FNAQM). 采用路由器队列长度及数据流速作为拥塞度量,在检测当前拥塞信息的同时,预测未来拥塞的状况. 结合神经元控制和模糊控制的优点,利用单神经元计算数据包标记概率,采用有监督的Hebb学习规则在线调整加权系数. 设计的模糊控制器可动态调整神经元增益,能获得更好的控制性能. FNAQM具有结构简单、易于实现、自适应能力强等优点. 仿真实验结果表明,FNAQM能快速将队列调整至目标值,并维持较小的队列抖动,对动态数据流和非响应流具有良好的鲁棒性.     

欠驱动Furuta摆的摇起与平衡控制

欠驱动机械系统是一类构成系统的广义坐标维数多于控制输入维数的非线性系统.该系统具有很强的非线性,对于这类系统的研究有助于非线性控制理论的发展.针对欠驱动Furuta摆系统,利用非线性控制方法分别设计了摇起和平衡控制器.运用基于能量的控制方法设计了摇起控制器,利用LQR方法设计平衡控制器.两个控制器通过切换实现控制转换.最后通过仿真实验验证了控制器的可行性.     

重介工艺悬浮液密度和液位的多变量模糊控制方法研究

研究了重介选煤工艺介质密度和液位系统的动态特性，液位和密度的多变量模糊控制方法．该方法采用2个独立的模糊控制器，分别控制液位和密度．模拟结果表明这种控制方法规则设计简单、控制效果好．该方法在主再洗工艺的低密度介质循环系统控制中进行了试验，结果表明能满足重介选煤介质循环系统的控制要求。     

改进型模糊控制器在工业过程中的应用

采用常规PID控制很难实现对大滞后、非线性等难以建立精确数学模型的被控对象的良好控制．模糊控制不依赖于对象的数学模型,特别适合于非线性系统的控制．由于常规模糊控制器会引起系统的稳态误差,引入积分环节改进常规模糊控制器．通过SIMULINK仿真实验表明,该控制方法满足二阶非线性控制对象的控制要求,并取得了良好的控制效果．     

智能网联环境下管理车道设置策略与影响因素分析

为探索人工驾驶车辆（human driven vehicle,HDV）与自动驾驶车辆（connected and autonomous vehicle,CAV）构成的新型混合交通流的运行规律,研究不同管理车道设置策略对城市快速路新型混合交通流产生的影响。首先,基于不同种类车辆间跟驰与专用道选择概率间的耦合关系,定量描述了不同管理车道设置策略条件下快速路通行能力演变机理。基于此,利用SUMO仿真平台分析了新型混合交通流条件下车辆延误的变化规律。最后,通过对车辆换道类型与换道间隙分析,研究了不同管理车道设置策略对交通流车辆间碰撞风险的影响。结果表明:CAV渗透率低于30%或大于80%,且只限制HDV在普通车道通行时,通行能力最大;CAV渗透率介于30%~80%之间,应考虑设置公交和CAV专用车道;设置公交和CAV专用车道但不限制其通行路权时,路段平均延误最小且几乎不受CAV渗透率的影响;当只为CAV或多乘员车辆（high-occupancy vehicle,HOV）设置管理车道时,会增加车辆碰撞风险。这说明CAV渗透率是建立合理的管理车道设置策略的重要参考因素,CAV渗透率对设置管理车道路段的通行能力有很大影响,而路段平均延误和交通流车辆间碰撞风险则更受管理车道设置策略的影响。     

城市快速路匝道合流区车速限制研究

为了明晰城市快速路匝道合流区交通运行最有利的车速限制策略,基于匝道合流区限速原则,采用快速路实测数据和数理统计分析方法,研究匝道车辆车速分布、流量与车速关系以及车道位置、车型和车道宽度对匝道合流区的合理限速值的影响．分析表明:车速随车道位置由内至外依次降低,车道宽度虽与车速呈正比,但影响并不大,车速主要受流量影响,与其呈正比．城市快速路匝道合流区与基本路段的车速特征差异较大,应分别制定限速策略,匝道合流区限速值应根据车道位置、车道宽度和流量情况综合进行考虑．     

基于控制系数的交通信号动态配时研究

为缓解城市路口处的交通拥挤状况,针对路口多相位交通流建立一种实时动态模型,提出一种基于控制系数的交通信号配时方法。用随机的交通流数据模拟路口各个车道上监测到的车辆数目,在以各个相位对应车道上的车辆数目按照比例分配相位时间的基础上,提出车辆资源竞争公平性问题,引入控制系数,以最大通行能力为路口模型控制性能指标,进行周期信号灯配时的仿真。仿真结果表明,此方法比定时控制方法提高了1.7%的通行率,对于路口的信号控制是行之有效的。     

短时车流量组合预测模型

随着道路车量不断增多,由交通异常事件造成的非正常拥堵情况严重影响了出行者的出行效率和路网的整体运行水平.因此,需要准确及时地检测出非正常拥堵情况,通过诱导、疏通等方式改善拥堵状况.对车流量的准确预测是检测非正常拥堵的有效方法.根据交通流量的不确定性和非线性的特点,将改进的BP神经网络模型和ARIMA模型进行组合,建立组合预测模型.实验结果表明,组合模型的预测结果比单个模型的预测结果理想,且达到较高的预测精度.     

毗邻互通立交特长隧道交通组织方法

为响应毗邻互通立交特长隧道换道通行的客观需求,解决交通组织中车道控制方式和控制路段长度问题,通过防侧滑和防侧翻临界安全状态分析,建立了基于最小车头时距的车辆变道最小安全距离模型,测算特长隧道洞内或连接段变道最小安全距离.针对单向3条车道及以上特长隧道存在二次变道的实际情况,以保证前后车保持安全距离变道为目标,构建了单次...     

城市快速路入口匝道连接点通行能力研究

入口匝道连接点是城市快速路的瓶颈，研究其通行能力对城市快速路的建设和管理具有重要现实意义。从最基本的交通流连续方程和运动微分方程出发，通过微分和积分变换，采用特征线法，得到城市快速路入口匝道连接点交通流参数之间关系的理论模型，将连接点参数关系整理成汇入率（驶入率）、上游外侧车道流量和密度之间的关系，既入口匝道连接点的动力学模型，利用实测数据对模型进行标定，并选用美国道路通行能力手册（HCM2000）进行验证，模型能较好模拟城市快速路入口匝道连接点的实际交通流。     

基于元胞自动机的交通流分析

结合元胞自动机的理论,对车辆运行建立了交通流数学模型.通过C++软件描述了运行车辆除超车之外靠右行规则下,交通流量随换道概率变化的情况;通过Matlab软件进行仿真模拟,揭示了交通密度在右行规则控制下所形成的交通流的规律性.结果表明:在靠右行驶规则下,适当的转向概率和车速有利于交通流量的提升.     

面向交通拥堵的车辆鲁棒检测及分车道到达累计曲线估计

针对大交通量拥堵情况下现有视频车辆检测技术不能有效处理车辆相互遮挡而导致的大量漏检问题,提出了一种面向交通拥堵的车辆鲁棒检测及分车道到达累计曲线估计方法.首先,完成非拥堵区域的检测,避免针对交通拥堵停驶车辆进行复杂遮挡处理及检测的工作;然后,基于假设生成和验证框架,融合Ada Boost分类器与车底阴影检测结果,得到车辆鲁棒检测结果;最后,使用投影畸变车辆稳定特征将车辆位置划归特定的车道,准确估计分车道车辆到达累计曲线,实现针对交通检测断面分车道详细交通参数的有效分析.实验结果表明:该方法能够在高峰时段的交通拥堵状态下实时进行车辆鲁棒检测并准确地获取交通参数,有效避免针对车辆遮挡的复杂处理过程,对解决车辆到达率和车头时距调查成本高、工作量大、不确定因素多等问题具有实际的意义.     

基于流量耦合分析的先出后入型快速路进出口方案设计

为确定先出后入型快速路进出口设计方案,考虑不同车流密度对通行能力计算模型的影响,计算不同的进出口车流条件下,快速路主路最外侧车道通行能力,通过对其分析比较以获取最佳快速路进出口设计方案,解决了目前的设计方案缺乏与流量耦合分析的问题。计算结果表明:当Q出<509pcu/h且Q入<509pcu/h时,采用出口道无减速车道-入口道无加速车道方案;当509pcu/h≤Q出<589pcu/h且509pcu/h≤Q入<589pcu/h时,采用出口道无减速车道-入口道设加速车道设计方案;当Q出≥589pcu/h且Q入≥589pcu/h时,采用出口道设减速车道-入口道设加速车道方案。