基于交通流宏微觀模式的反饋控制方法研究.pdf

1、隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程加快，城市道路車輛驟增而產(chǎn)生的擁堵問(wèn)題，為此需要結(jié)合交通流理論研究提出合理的方案來(lái)解決道路交通的擁堵問(wèn)題。對(duì)于道路交通，不僅需要提高道路的交通流量，同時(shí)需要能夠有效提高道路交通的運(yùn)行效能。現(xiàn)代社會(huì)已經(jīng)朝智能化方向發(fā)展，智能交通系統(tǒng)(ITS)是道路交通智能化的重要組成部分。本文基于交通流宏微觀模式，考慮智能交通系統(tǒng)的發(fā)展，探討道路交通控制方法，為道路交通控制推廣理論依據(jù)，本文的主要研究工作如下:
　

2、　(1)基于交通流優(yōu)化速度模型和反饋控制理論，提出平均場(chǎng)的反饋控制和延時(shí)反饋控制模型。文中對(duì)這兩個(gè)控制模型進(jìn)行線性穩(wěn)定性，得出穩(wěn)定性條件其中對(duì)平均場(chǎng)反饋控制模型進(jìn)行非線性分析，導(dǎo)出描述交通擁堵的扭結(jié)-反扭結(jié)密度波的mKdV方程，并求出該mKdV方程的解。當(dāng)交通流處于不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，交通流呈現(xiàn)時(shí)停時(shí)走交通，施加平均場(chǎng)反饋控制和延時(shí)反饋控制分別進(jìn)行控制，通過(guò)采集每個(gè)時(shí)刻的每一輛車的速度和位置的變化趨勢(shì)，以此判斷抑制交通擁堵的控制效果，并且通過(guò)

3、控制效果的對(duì)比確定平均場(chǎng)延遲反饋?zhàn)饔孟碌慕煌骺刂颇Ｐ蛯?duì)于抑制交通擁堵更為有效。
　　(2)以宏觀交通流Nagatani的格子流體力學(xué)(LH)模型為基礎(chǔ)，考慮駕駛員反應(yīng)的延遲效應(yīng)，并以下游與當(dāng)前車流量差作為反饋控制策略，構(gòu)建格子流體力學(xué)(LH)反饋控制模型。通過(guò)對(duì)該模型的拉普拉斯變換得出交通流控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，在傳遞函數(shù)的H∞范數(shù)小于1時(shí)，求解得到系統(tǒng)的穩(wěn)定性條件。通過(guò)理論分析和數(shù)值模擬，驗(yàn)證了車輛駕駛員的延遲反應(yīng)是引起交通系統(tǒng)

4、不穩(wěn)定的重要因素，在反饋控制作用下，交通系統(tǒng)從不穩(wěn)定狀態(tài)恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)，擁堵的系統(tǒng)得到了有效抑制，實(shí)現(xiàn)了交通的控制。
　　(3)基于優(yōu)化速度的全速度模型，提出了有延遲效應(yīng)的速度差模型。通過(guò)對(duì)該模型的全局穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性分析，并通過(guò)數(shù)值模擬，研究結(jié)果表明系統(tǒng)在有延遲效應(yīng)的情況下將更容易有效抑制交通擁堵。
　　(4)文中應(yīng)用宏觀連續(xù)性方程，同時(shí)以延遲效應(yīng)的速度差模型作為基礎(chǔ)，結(jié)合微宏觀轉(zhuǎn)換關(guān)系，導(dǎo)出具有各向異性的交通流流體力學(xué)模