[精品]道路交通控制

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1、非线性最优控制在交叉口协调控制中运用计算方法比较***★★★★★★北京100044E-mail:摘要：本文首先介绍了的交叉口动态模型及其收敛条件，并采用了在线预报最优控制方法进行求解，其后介绍实际中求解最优化问题的几种常用算法，并进行综合比较。关键词：交叉口动态模熨，域优控制求解方法NonlinearoptimalcontrolAppliedtothecoordinationandcontrolofintersectionTheComparisonofCalculationChenJianqiangBeijingJiaotongUniversity,SchoolofEle

2、ctronicandInformationEngineering,Beijing100044〜E-mail:1112O335@bjtu.edu.cnAbstract:Inthispaper,firstly,thedynamicmodeoftheintersectionanditsconvergenceconditionswasintroducedandforecastoptimalcontrolmethodwasappliedtosolvetheproblem・Following,severalcommonusedalgorithmsforsolvingoptimizat

3、ionproblemsinpracticewasintroduced,andacomprehensivecomparisonwasprovided.1交叉口最优控制问题描述在路网中交叉口的信号周期要求相同的条件下，交叉口的最优控制问题可表述如下m:设交义II信号周期为C,主干道方向最小绿信比为gmin，最大绿信比g.„ax，指标函数仏)，-为主干道方向信号由绿转红的时刻gm[n

4、为它们只是简单地照搬工业控制的一般方法，即预测一步，控制一步。很多研究者建立的预报模型，也只是为了适应这种方法的一步预报模型⑷。用这种控制方法，即当预测岀该路口方向卜•一步流量小于某一给定值时就变换信号，最终只能达到次最优控制。交通信号控制与一般的工业控制不同，在一个周期内控制信号不是每一步都可改变的，即不是寻找一个交变的控制序列{C(r)},1=0,1,…,C一1,而是在一个周期内寻找一个点J,rrG[0,C-l]，使信号在匚吋刻变换时，该周期的周期指标函数厶(J)最小，因此，信号最优控制不是分别对每一步而是对一个整周期而言的。2交叉口模型2.1交叉口动态模型十字信号交

5、叉口如图1所示:在流向交叉口的路段的入口和岀口分别装有检测器，令%,(/)=交叉口第R入口时刻滞留在停车线后的车队兵；uk(z)=交叉口第R入口在i时刻的控制信号状态,绿信时濟(0=1,红信时檢(0=0o则交叉口处的车队动态变化可表示为⑵:x(z)=X(i+1)+Q2(/)一diguk(i)]Q(l(i).(1)其中：%(0=[^(0,^2(0,^3(0,^4(/)](2)22(0=[<72l0)^22(0^23(0^24(0]⑶e

6、。考虑到如杲在每一周期内交叉】I各入口的总平均等待队氏最小，则交义口的使用效率最高，平均延迟也就最小。因此，可取周期总队长为指标函数。设选择步长为耳，则信号可能发生变化的时间点个数如下：«=(匕叭一&曲)/几，(5)这些时间点可表示为t.(j=1,2,…，K).设信号变化时刻为tr(tT时,d边[畋(j)]=[l,0,l,0],则指标函数可取为:UO=工P「X丁(i).(6)i=l其中p=[««]r为加权向量;Xr(/)(1

7、间点的队长向量。2.3在线预报感应最优控制方法要实现最优控制，就要求能在线找岀一个周期内的最优信号变化点匚，使Lg=min{L(rr)}.⑺rG(l.K)最优控制方法如卜问⑷：1)根据当前步内采样的数据，按以下(X)、(9)、(10)三式：F(i+D=F(i)-mp(i+l)[z(i+1)+40^(01,(8)叫Q+1)=[p(040]/[X0p(040+1],(9)PF(i+1)=[1—%(i+DM)]//(0.(10)修正路段交通流预报模型，得到参数#(/)o而上述的式子源于：道路文通流模型Robertson公式，其对车队