高速公路交通流建模及匝道控制研究.pdf

1、準(zhǔn)確的交通流模型不僅有利于理解車輛的行駛行為，而且對分析交通狀況，規(guī)劃交通網(wǎng)絡(luò)和實現(xiàn)交通優(yōu)化控制策略都有十分重要的作用。入口匝道控制通過調(diào)節(jié)進(jìn)入高速公路的車輛數(shù)目可以使高速公路交通流運(yùn)行在最佳狀態(tài)，從而提高主線的通行能力，避免擁擠和阻塞。本文詳細(xì)探討了高速公路交通流建模及入口匝道控制。全文的主要工作如下： 1.提出用小波變換消除交通噪聲和干擾信號，用動態(tài)回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立交通流模型。分析了高速公路宏觀交通流模型，闡述了小波消噪方法

2、，并用Elman回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對交通流動態(tài)建模，采用一種改進(jìn)的算法得到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值，最后對一條5路段，1個入口匝道和1個出口匝道的高速公路進(jìn)行仿真。為了比較，還用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對交通流建模。結(jié)果表明，Elman回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練步數(shù)最少、誤差最小、泛化能力最好。 2.采用非線性反饋方法對高速公路進(jìn)行入口匝道控制。建立了高速公路交通流動態(tài)模型，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合先進(jìn)的PID控制設(shè)計了三種非線性反饋匝道控制器：免疫控制

3、器、單神經(jīng)元自適應(yīng)控制器以及模糊免疫控制器，并分別用MATLAB對它們進(jìn)行了系統(tǒng)仿真，仿真結(jié)果表明，非線性反饋方法具有良好的控制效果。 3.采用遞階結(jié)構(gòu)和CMAC進(jìn)行高速公路多匝道控制。建立了反映高速公路交通流動態(tài)變化的宏觀模型，研究了CMAC與PID復(fù)合控制算法。遞階結(jié)構(gòu)分為兩層：協(xié)調(diào)控制層負(fù)責(zé)計算各路段的期望密度軌線，直接控制層采用CMAC與PID復(fù)合控制決定各匝道的調(diào)節(jié)率，最后用MATLAB進(jìn)行系統(tǒng)仿真。結(jié)果表明，與模糊邏