基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速公路入口匝道控制研究.pdf

1、隨著交通量的增加，高速公路上交通擁擠和阻塞日趨增多，降低了高速公路的運(yùn)行效率和安全性，加劇了環(huán)境污染和能源消耗。入口匝道控制通過控制進(jìn)入高速公路的車輛數(shù)目使高速公路交通流運(yùn)行在最佳狀態(tài)，可以有效提高高速公路運(yùn)行效率，避免擁擠和阻塞，如何對(duì)入口匝道實(shí)施有效且魯棒性好的控制是值得研究的課題。鑒于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有良好的非線性特性、學(xué)習(xí)能力、自適應(yīng)能力和抗干擾能力，因此本文將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入到高速公路入口匝道控制中，對(duì)其進(jìn)行研究。

2、本文首先介紹了入口匝道控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的背景知識(shí)。選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，計(jì)算方便，具有多輸入、多輸出特性的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造控制器。并在對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法進(jìn)行推導(dǎo)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)討論了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的設(shè)計(jì)過程，包括輸入/輸出層的設(shè)計(jì)、輸入/輸出數(shù)據(jù)的處理、隱含層單元數(shù)的選取、初始權(quán)值的設(shè)定、學(xué)習(xí)速率的選取等方面，并針對(duì)高速公路入口匝道控制的具體的應(yīng)用提出了設(shè)計(jì)原則。 其次，論文設(shè)計(jì)了兩種用于入口匝道控制的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器——直接型和

3、積分型。由于學(xué)習(xí)樣本收集困難，所以設(shè)計(jì)時(shí)將控制器作為控制系統(tǒng)的一部分，引入了BP改進(jìn)算法訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器。直接型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器設(shè)計(jì)為采用前六個(gè)時(shí)間點(diǎn)的狀態(tài)信息作為輸入量直接產(chǎn)生控制量，而積分型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器則是將期望值與輸出值之間偏差的積分構(gòu)成控制量對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制。本文對(duì)控制器的控制效果進(jìn)行了仿真，并將控制結(jié)果與ALINEA、需求容量控制和不加控制下的情況進(jìn)行比較，結(jié)果表明：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制可提高控制的魯棒性，更好地穩(wěn)定主線交通密度。