交通系統(tǒng)的非線性分析、控制及系統(tǒng)實現(xiàn).pdf

1、交通控制是緩解交通擁堵的重要手段之一。論文通過結合實際交通應用背景研究道路擁堵問題，在分析交通擁堵產(chǎn)生機理的基礎上設計擁堵控制策略來代替人工調(diào)節(jié)控制，并從工程化角度設計實現(xiàn)小型化的交通流信息在線處理系統(tǒng)來實時監(jiān)控道路交通的運行狀況，從而試圖獲得一種緩解交通擁堵的有效方法。論文主要工作總結如下：
　　(1)針對現(xiàn)有交通微觀模型對實際道路車輛運行狀況描述不足的問題，通過分析駕駛員心理和車輛動力學特征對優(yōu)化速度模型進行改進，結合實測數(shù)據(jù)

2、對改進后的模型進行驗證并進行模型穩(wěn)定性分析，結果表明改進后的模型能夠更好地對實測數(shù)據(jù)進行擬合，可對實際交通運行狀況進行進一步地準確描述。
　　(2)針對現(xiàn)有非線性分析方法對交通流應用的局限性，將分支理論引入交通模型的非線性分析中，通過分析模型分支條件以及分支點鄰域內(nèi)的交通狀態(tài)變化來研究交通擁堵的作用機理。其中，微觀模型的分支分析采用傳統(tǒng)針對常微分方程的Hopf分析方法，而針對宏觀模型的偏微分方程表達形式，則是通過引入兩個等價的變量

3、代換，如同將離散系統(tǒng)單位圓內(nèi)的穩(wěn)定性擴大到整個復平面，將交通流問題轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)穩(wěn)定性問題，然后再針對模型平衡點分支進行重點分析。結果表明，分支的出現(xiàn)是導致交通失穩(wěn)進而演化為交通阻塞現(xiàn)象的一個重要原因。
　　(3)針對交通失穩(wěn)現(xiàn)象，分別以微觀改進優(yōu)化速度模型和宏觀速度梯度模型為例來探討緩解交通擁堵的控制方法。其中，針對微觀模型的反饋控制方案，在理論分析反饋系數(shù)對控制模型穩(wěn)定性影響的基礎上進行MATLAB仿真，結果表明通過合理調(diào)整反饋系

4、數(shù)可有效緩解交通擁堵現(xiàn)象；針對宏觀模型的入口匝道模糊控制方案，構造了以當前路段偏離期望密度的差值和相鄰路段的密度差為輸入量、以匝道調(diào)節(jié)率為輸出量的二維模糊控制器，MATLAB仿真分析的結果表明，該控制方案對擁堵路段的交通狀況具有明顯改善作用。
　　(4)從工程應用角度搭建基于FPGA的交通流信息在線處理系統(tǒng)，完成具有4片F(xiàn)PGA陣列結構的6層電路板的PCB設計及硬件電路調(diào)試，基于QuartusⅡ開發(fā)工具完成交通流模型的FPGA仿真