基于粒子群算法的交通干线协调控制的研究

目前各大城市交通拥堵的一个重要原因是交通控制仍然为单点控制,未能实现协调优化.基于此,提出一种基于粒子群优化的干线交通总延误最小协调控制方法.首先,通过对城市交通干线协调控制进行数学抽象,建立干线交通双向绿波控制总延误模型.其次,依据总延误模型的特征,设计了一种利用历史最优共享的粒子群算法(VSHBPSO).接着,对干线总延误模型进行优化,以总延误最小为目标,得出相位差、绿信比的最优解,进而获得交通信号相位的动态配时策略.最后以秦皇岛市交通干线为例进行仿真实验,实验结果表明,优化后的交叉口配时方案比传统的定时控制方案减少了43.1％的延误时间,有效提高了干线通行效率.     

基于遍历剪枝算法的干线绿波协调控制参数自动计算系统

针对当前交通干线绿波协调控制参数求解过程复杂、计算耗时较长等不足,基于遍历剪枝算法和SVG技术,构建由干线参数配置、绿波时距图展示、绿波参数自动计算模块等组成的干线绿波协调控制参数自动计算系统。并选取无锡市梁清路4个交叉口进行测试应用,实地验证系统的可行性。应用测试结果表明:该系统能够大幅简化干线绿波协调信号配时参数的设置流程,提高配置干线双向绿波协调参数的实施效率。     

绿波协调控制的子区动态划分算法

为了提高子区划分的效率,本文提出了一种基于绿波协调控制的二次划分子区的模型.首先,根据距离、流量和周期3原则,提出基于可协调度的粗划分指标对子区进行初次划分.然后,在最大绿波带优化模型的基础上,引进绿波带带宽达到率为细划分指标,对子区进行再次细划分,同时引入调整指数对子区进行在线调整,实现了子区划分及其信号配时参数优化的同步.最后,利用遗传模拟退火算法对子区划分方案快速寻优,实现了绿波协调控制的子区实时动态划分.通过算例分析表明,该控制方案能提高路网的通行能力,具有良好的稳定性和高效性.     

主干道动态协调控制技术

针对主干道信号协调控制问题, 提出一种新的动态分段协调控制技术. 首先分析路段长度、交通密度以及信号周期时间对关联度的影响, 设计了基于分层结构的关联度模糊计算方法和基于关联度的控制子区划分方法; 然后提出一种子区协调控制算法, 根据一段时间内交通流信息计算子区公共信号周期、上下行相位差和各路口的绿信比. 实际应用表明, 该控制技术能有效降低主干道交通流平均旅行时间和平均停车率, 效果令人满意.

     

改进粒子群优化的关联交叉口协调控制

提出了基于改进粒子群优化的关联交叉口协调控制方法。建立了关于排队长度的交通流模型和协调控制目标函数,利用改进粒子群算法对各交叉口绿信比和考虑双向绿波的相位差进行求解,实现了关联交叉口的最优控制。以实际采集的几个关联交叉口的交通数据仿真表明,相比单向绿波控制和感应控制,所提方法可有效减少延误和平均排队长度。     

考虑左转汇入的干线协调控制与速度引导优化

考虑到相交道路左转汇入车流对干线协调效率的影响, 本文以绿波带宽最大为目标提出了干线协调控制下直行车辆及左转汇入车辆的速度引导模型. 首先, 在干线绿波控制(Maxband)模型的基础上确定干线直行车辆的可通行时间, 引导干线直行车辆在绿波时间段内到达交叉口; 然后, 加入控制左转汇入车辆的通行时间方程, 引导左转汇入车辆在不影响干线协调控制的时间内通过交叉口, 与干线直行车辆实现时间上的分离; 最后, 基于VISSIM和MATLAB进行仿真实验, 结果表明本文提出的优化模型可以有效提高干线交叉口的通行效率.     

城市道路分层动态协调控制技术

为了缓解城市道路车流拥堵问题，提出了一种城市道路分层动态协调控制技术。首先将城市道路按纵向分为三层：匝道层、普通道路层和快速路主线层；然后采用BP神经网络预测下游动态临界车辆占有率，根据匝道相对排队长度和下游动态临界车辆占有率，匝道层设计了一种用于匝道子区划分的函数，将匝道层横向分为主匝道子区和从匝道子区；其次根据相邻路口关联度将普通道路层划分为不同控制子区，利用动态交通流数据修正周期公式，考虑十字交叉口驶向匝道车流量对绿信比进行调整；快速路主线层无十字交叉口不做横向分层。最后根据该分层方法确定动态协调控制算法。仿真结果表明：该分层动态协调控制方法能够有效提高城市道路协调控制范围和车辆行车速度。     

主干道动态协调控制方法研究

针对干线交通双向绿波协调控制中的相位冲突问题,提出了一种主干道动态协调控制方法。根据交通路口关联度计算方法将主干道划分为若干个控制子区;根据划分好的控制子区,计算出控制子区控制参数和控制子区间的协调控制参数：其中,针对我国城市交通流特点,对韦伯斯特周期公式进行修正,并设计了一种支路相位排前可行度函数用于各个路口相序进行优化,依此根据一段时间内的交通流信息计算出所有控制参数,包括公共信号周期,各路口的绿信比,各路口的相序以及所有路段的引导车速。仿真结果表明,该方法比分散控制能有效地提高主干道的行车速度,能够有效降低干线的通行时间。     

自适应遗传算法的Multi-Agent交通信号优化控制

在区域交通多智能体信号控制系统中,由于传统遗传算法早熟收敛,全局搜索能力不强,无法快速找到最佳配时方案,同时没有考虑相邻交叉口的关联性,针对这种情况,提出交叉口子区Agent代替传统的交叉口Agent,在交叉口子区Agent中引入自适应遗传算法,算法根据交通流量的变化对绿信比[λ]进行优化,使交叉口平均延误时间[D]最短。实验结果表明交叉口子区Agent代替交叉口Agent后,控制效果相似,节省了硬件资源,在交叉口子区Agent中引入自适应遗传算法下的信号控制能迅速找到最佳配时方案,使平均延误时间最短。仿真实验表明,将基于自适应遗传算法的交叉口区域控制应用到交叉口信号控制中有更好的性能,证明了用交叉口区域智能体替代交叉口智能体的可行性。     

自组织式交通信号协调控制模型

传统的交通信号协调控制,同一子区的交叉口集中优化,获取基于共同周期的协调控制方案;这种模式下子区相对固定,方案切换困难,对于交通问题反应慢;该研究将网络优化分解到相互叠加的基本协调单元之间的互动优化,通过基本协调单元的相互耦合完成整个路网的优化;建立了交通信号控制交叉口之间的预测模型与互动模型,交叉口之间既考虑自身的效益,又考虑下游交叉口效益,实现整个路网的自组织协调,不需要强制的共同周期与相位差,反应更加迅速。通过多场景实验,该自组织模型能够降低路网的整体延误8%～12.3%,包括过饱和情况。     

智能厂房温湿度控制系统

首先分析了厂房温湿度控制与一般建筑物空调系统的区别,指出现在流行的空调控制方法不适合厂房温湿度控制;接着提出一种智能温度控制方法,它不需要确定系统的数学模型,用专控制的方法,在不同控制阶段分别采用开关控制,模糊控制和智能ＰＩＤ控制;最后介绍了实行结果。     

A three-loop model-following control structure: theory and implementation

This article presents a novel three-loop control system, which supplements control structures known from the literature as model following control (MFC). The major advantage of the proposed system is its high robustness to process parameter variations; it is much higher than that offered by single-loop or two-loop control systems. Features of the new structure are revealed by a theoretical analysis that has been carried out from the viewpoint of requirements for a force/pose controller of a Stäubli RX60 manipulator. This article shows how the proposed control structure responds to such strong process parameter variations and makes a comparison to results yielded by single-loop control structures.     

模型跟踪广义预测鲁棒自适应控制器

本文采用滤波CARMA模型,基于内模原理,提出了一种新的广义预测鲁棒自适应控制器,并分析了闭环系统性能,在新的控制器中,引入适当的前馈作用,使得跟踪和调节问题解耦,利用部分状态跟踪、模型参考以及极点配置方法解决跟踪问题,利用多步预测滚动优化方法解决调节问题;适当选择滤波器可以保证对平稳随机扰动有满意的响应,减少可调参数对闭环系统响应的影响,增强系统对未建模动态的鲁棒性,仿真结果表明:该控制器对确定性和非平稳随机扰动具有不变性,对系统时延和阶次变化具有鲁棒性,适用于非最小相位和开环不稳定系统。     

一种专家智能控制器的仿真研究

该文提出一种专家智能控制器（简称为ＥＩ控制器）．该控制器的参数可基于专家知识和过程参数的变化实时进行调整。仿真结果表明对于工业过程中的大纯滞后、非线性、变参数特性能获得较为满意的调节效果。     

自动化技术专题讲座(Ⅳ)──智能控制技术与应用

主要介绍智能控制的原理、结构、类型和应用。     

Stabilization of robot motion and contact force interaction for third-order motor dynamics

An approach to the synthesis of control laws stabilizing motion and force in contact tasks, based on the exponential stability of the closed-loop control system, is described. When using the synthesized control laws, simultaneous stabilization of both motion and force is achieved with a preset quality of the transient responses. The task is solved in a most general form, taking into account the constraints on robot control, its position and the force of interaction of the robot and the environment, and the external perturbations and inaccuracies of the measuring sensors, when the environment dynamics is being described by nonlinear second-order differential equation, and the robot dynamics includes the third-order equations of the robot actuators dynamics.     

专家PID控制在印染过程温度控制中的应用

对于具有较大时滞,非线性和时变性特点的打样机对象(它是印染行业中的一种小型设备),常规PID控制方法往往难以达到良好的控制效果.本文将专家控制器与常规PID控制器相结合,提出了一种智能控制器结构.试验表明,与常规PID控制器相比,该控制器的控制精度有了明显的提高.     

六自由度并联机器人分散鲁棒非线性控制

针对六自由度并联机器人动力学特点,提出了一种新型分散鲁棒非线性控制方法.与传统PD控制策略和已有分散鲁棒非线性控制方法相比,由于控制律中增加了广义误差的小数幂项,改进后的方法除保持原方法的优点外,还具有较强的终端收敛能力,能够保证跟踪误差以更快的速度全局一致收敛到一个更小的剩余集.通过选择合适的控制器参数,可使剩余集趋于0.运用Lyapunov方法分析了系统稳定性,给出了系统稳定性条件.最后,仿真结果验证了该方法的有效性.     

Feedforward output-feedback control for continuous exothermic reactors with isotonic kinetics

The robust feedforward (FF) output-feedback (OF) control problem of (possibly open-loop unstable) continuous exothermic jacketed reactors with isotonic kinetics with respect to reactant concentration is considered. The volume, temperature, and concentration must be regulated by manipulating the feed, exit and coolant flowrates on the basis of volume and temperature measurements. The problem is addressed as an interlaced controller-observer design within a constructive control framework. The result is a quasi linear-decentralized (qLD) FF-OF dynamic controller which: (i) recovers (up to observer convergence) the behavior of a robust nonlinear FF-SF controller, (ii) has closed-loop stability conditions coupled with conventional-like tuning guidelines, and (iii) constitutes an add-on to the PI control scheme commonly employed in industrial reactors. The approach is tested with an open-loop unstable reactor example through simulations.     

Multivariable PID control by decoupling

This paper presents a new methodology to design multivariable proportional-integral-derivative (PID) controllers based on decoupling control. The method is presented for general n × n processes. In the design procedure, an ideal decoupling control with integral action is designed to minimise interactions. It depends on the desired open-loop processes that are specified according to realisability conditions and desired closed-loop performance specifications. These realisability conditions are stated and three common cases to define the open-loop processes are studied and proposed. Then, controller elements are approximated to PID structure. From a practical point of view, the wind-up problem is also considered and a new anti-wind-up scheme for multivariable PID controller is proposed. Comparisons with other works demonstrate the effectiveness of the methodology through the use of several simulation examples and an experimental lab process.