高速公路入口匝道智能控制算法研究.pdf

1、高速公路的建設極大的促進了經濟的發(fā)展，加強了人員與貨物的快速流通，增進了社會各方面的聯(lián)系。但是高速公路上的車流量迅猛的增加，特別是國家主干線和沿海經濟發(fā)達地區(qū)的高速公路上，車流量在高峰時段已接近飽和，在天氣情況變化、交通事件的發(fā)生、道路幾何尺寸欠佳等情況下容易出現(xiàn)交通擁堵現(xiàn)象，這些對高速公路的現(xiàn)代交通管理與控制提出了很高的要求。高速公路的管理與控制方式主要有交通擁擠和事件的檢測與管理，匝道控制，主線控制，通道控制，氣象監(jiān)測管理，收費管理

2、以及交通信息的提供與管理。高速公路入口匝道控制直接控制進入高速公路的交通量，使高速公路上的交通流量分布更加合理，充分的利用通行能力，同時可消除或減少匝道處交通流交匯時的沖突和事故，是高速公路交通控制主要的手段。
　　 本論文對國內外典型的匝道調節(jié)算法進行了總結，并根據高速公路交通系統(tǒng)時變、隨機、復雜的特點，指出智能控制是解決高速公路交通問題的重要途徑。針對高速公路交通系統(tǒng)無法得到精確數學模型、具有不確定因素、是復雜的非線性系統(tǒng)的

3、特點，選擇模糊神經網絡控制器對匝道進行控制，設計以交通流密度誤差及其誤差變化率為控制器輸入量，匝道調節(jié)率變化率為輸出量的動態(tài)模糊神經網絡控制器。全文共分為五章，第二章、第三章、第四章為論文的重點。
　　 第一章介紹了本論文的研究背景和意義，從當前的高速公路建設和管理情況分析得到研究匝道調節(jié)控制的必要性和重要性。對國內外匝道調節(jié)控制的研究情況進行了概述，分析了匝道調節(jié)控制當前研究的不足方面以及研究的趨勢和重點，并給出了論文的章節(jié)安

4、排。
　　 第二章對高速公路交通控制系統(tǒng)進行概述，對入口匝道調節(jié)控制的作用和滿足條件進行論述，對入口匝道控制方式進行對比。在此基礎上，介紹了匝道調節(jié)策略算法的分類，對ALINEA算法及擴展、Zone算法、西雅圖瓶頸算法、SWARM、模糊邏輯算法、神經網絡算法等國外應用和研究的熱點算法進行詳細論述，指出它們的優(yōu)缺點。鑒于模糊神經網絡具有良好的非線性特性、學習能力、自適應能力和抗干擾能力，提出將模糊神經網絡技術引入到高速公路入口匝道

5、控制中。
　　 第三章分析了模糊系統(tǒng)和神經網絡的一些基本原理，然后重點以標準型模糊神經網絡為例，介紹了標準型模糊神經網絡結構，并推導了其學習算法。針對高速公路入口匝道進行了模糊神經網絡控制器的詳細設計，主要包括輸入輸出參數的選擇、模糊神經網絡的結構設計以及學習算法設計。通過在模糊神經網絡內部引入遞歸環(huán)節(jié)，構成了動態(tài)模糊神經網絡，并采用梯度下降法來訓練網絡。
　　 第四章針對設計的動態(tài)模糊神經網絡匝道算法，用Matlab對