快速路入口匝道ALINEA控制器的迭代反馈整定方法研究

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1、青岛科技大学硕士学位论文快速路入口匝道ALINEA控制器的迭代反馈整定方法研究姓名：陶阿嵘申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：池荣虎20100609快速路入口匝道ALINEA控制器的迭代反馈整定方法研究摘要⋯IIIIIIllI[1111I[IY1740272快速路交通流量的增加使得城市交通拥挤日趋严重，快速路的运行效率和安全性也因此大为降低。目前，入口匝道控制被公认为是缓解快速路交通拥挤最为有效的措施。它是通过控制匝道处进入快速路的车辆数，以保证快速路交通流运行在最佳状态。实践表明，基

2、于传统PID的ALINEA控制，控制律形式简单，以良好的控制效果成为当前应用较为广泛的一种入口匝道控制方法。然而，基于PID反馈的ALINEA方法在参数的选取上存在两点局限性：一是当系统完全未知且没有任何先验知识可用时，参数的选取往往采用试凑的方法，具有一定盲目性。二是系统在运行过程中，当外界扰动较大时，控制器参数不能自动适应这种变化，需要人为地重新选取。’基于以上问题，本文将迭代反馈整定技术(IFT)引入到局部入口匝道的ALINEA控制器中，以此对ALINEA控制器的参数进行自动整定。论文的主要研究内

3、容和创新点如下：(1)研究了局部入口匝道ALlNEA控制器的IFT参数自动整定方法。该方法本质上是基于无模型的，即无需已知系统模型的结构，只需要获得闭环系统的输入输出(I／o)信息，就可根据给出的最优性能指标迭代地调整ALINEA中的控制增益，这从根本上解决了ALINEA的控制参数或增益选取盲目性问题。仿真结果表明，应用基于IFT的局部入口匝道ALINEA控制方法对环境具有较强的适应性，与单纯的ALlNEA方法相比，此方法使系统拥有更精确的控制效果。(2)当某一路段缺乏下游检测器时，需利用实测的上游占有

4、率估算出当前的下游占有率。因此，本文研究了局部入口匝道基于上游占有率的ALINEA控制器的IFT参数整定方法。它可根据道路的实时上游占有率数据来估算当前的下游占有率，实现参数的自整定，使受控路段主线下游占有率渐近的收敛于期望值。(3)在某些情况下，占有率与密度的换算关系往往比较复杂。相应的，直接基于交通流量的控制方法，会使得控制目标更为明确，控制问题更加简单。因此，本文研究了局部入口匝道基于流量的ALINEA控制器的IFT参数整定方法。它是根据道路的实时交通流量数据迭代的实现参数的自动整定，使受控路段主

5、线上的交通流量稳定在期望流量值，从而可提高进入主线车流运行速度，防止交通堵塞。关键词：入口匝道控制，ALlNEA，迭代反馈整定，无模型控制，I／O数据ⅡONIFT．BASEDALINEACONTROLFORFREEWAYTRAFFICON．RAⅣIPM[ETER【NGABSTRACT’I’tlcincreaseoftrafficflowonfreewayhasbecomeaseriousphenomenon，whichcanleadtocongestion,reducethetrafficlUlleff

6、iciencyandtherunsecurity．Recently，on—rampmeteringbecomesthemosteffectivecontrolstrategyforimprovingthesituationoffreewaytraffic．ItaimsatmakingtrafficflowruninthemostoptimalStatebytuningthenumberofvehiclestobeenteringthefreewaymainline．ThePIDtechnologybas

7、edALINEAcontrollerhasbeenverifiedasaintensivelyappliedcontrolmethodforrampmetering．Itisverysimpleandcanbeachieveagoodcontrolperformance．W1lile，thereexisttwolimitsonhowtoselectALINEAcontroller’Sparameters．First，whenthereisnoanypriorofthecontrolledsystem，w

8、eusuallyadoptthetrial—by-trialmethodtoselectthecontrollerparameters．Clearly,thismethodisblindinsomecases．Second，whentheextemaldisturbancebecomesverylarge，wehavetoretunethecontrollerparameterstoadaptthisbigchange．Aimingtoso