基于多Agent的智能信號(hào)控制系統(tǒng)及其在城市交通中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速持續(xù)發(fā)展，城市道路堵塞、擁擠、事故頻發(fā)等等現(xiàn)象日益嚴(yán)重，交通已成為城市發(fā)展的“瓶頸即，鑒于交通流的高度復(fù)雜性和隨機(jī)性，難于對(duì)其進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，傳統(tǒng)的控制方法很難取得理想的效果。本論文運(yùn)用人工智能領(lǐng)域的新理論——智能體技術(shù)，構(gòu)建了基于Agent的智能信號(hào)控制系統(tǒng)(ISCS)，結(jié)合一些先進(jìn)的智能控制理論和方法，對(duì)多Aget系統(tǒng)(MAS)中的Agent通信、自主學(xué)習(xí)、協(xié)調(diào)合作等問(wèn)題進(jìn)行了深入分析，對(duì)ISCS中的Ag

2、ent建模和交通信號(hào)控制進(jìn)行了理論研究與探討，給出了緩解交通路口擁塞的有效方法。具體工作主要有以下幾方面：本文在對(duì)Agent理論深入理解的基礎(chǔ)上，提出了基于多Agent的智能信號(hào)控制系統(tǒng)(ISCS)，給出了該系統(tǒng)的三層基本框架——決策層、控制層、執(zhí)行層，對(duì)系統(tǒng)的工作過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)劃，對(duì)其中的各交通Agent模型進(jìn)行了設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。為了使系統(tǒng)中各Agent的協(xié)同工作，建立對(duì)交通領(lǐng)域知識(shí)的共同認(rèn)識(shí)和理解，論文引入了本體(Ont

3、ology)的概念，提出了一種基于本體的知識(shí)集成方法，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了Agent間的通信，提高了協(xié)調(diào)和協(xié)作的效率，體現(xiàn)了多Agent系統(tǒng)中Agent間的交互性，并說(shuō)明了ISCS中交通Ontology的構(gòu)建方法。論文借鑒了生物的免疫遺傳原理，使交通信號(hào)控制系統(tǒng)具有抗原識(shí)別、免疫記憶的進(jìn)化學(xué)習(xí)機(jī)制和自適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，并對(duì)免疫遺傳算法進(jìn)行了改進(jìn)，應(yīng)用于相位配時(shí)優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該算法的有效性;另外，還將再勵(lì)學(xué)習(xí)應(yīng)用于此類問(wèn)題的

4、解決中，也收到了很好的效果。這兩種方法都充分體現(xiàn)了在單路口信號(hào)配時(shí)方案決策中Agent的自治性和學(xué)習(xí)性。論文使用多級(jí)模糊控制技術(shù)對(duì)交通控制問(wèn)題進(jìn)行了探討，建立了一個(gè)三級(jí)模糊控制器，協(xié)調(diào)各路口的信號(hào)控制策略，仿真試驗(yàn)表明該方法有助于得到合理的信號(hào)控制方案；另外，為合理配置路口間的相位差，交叉路口Agent之間運(yùn)用了基于博弈論的協(xié)調(diào)，以提高系統(tǒng)控制范圍內(nèi)的路口的總通行能力。這些都體現(xiàn)了Agent在MAS中的協(xié)調(diào)合作性。

5、最后，論文還提出了運(yùn)用Petri網(wǎng)技術(shù)的交通控制系統(tǒng)性能評(píng)估方法。Petri網(wǎng)為描述和評(píng)價(jià)具有并行、異步、分布式和隨機(jī)性等特征的交通系統(tǒng)提供了強(qiáng)有力的手段。在對(duì)單個(gè)交叉路口進(jìn)行Petri網(wǎng)建模后，給出了系統(tǒng)中主干線和區(qū)域路網(wǎng)的交通性能評(píng)估的詳細(xì)計(jì)算方法，這種基于Petri網(wǎng)的系統(tǒng)評(píng)估技術(shù)可以大大減少計(jì)算的復(fù)雜性。本論文對(duì)多智能體系統(tǒng)的構(gòu)建及智能體性質(zhì)進(jìn)行了深入的分析和探討，為解決城市交通問(wèn)題提供了一種新的思路。采用多種智能控