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城市过饱和路网中的信号灯动态实时反馈控制
| 论文题名： | 城市过饱和路网中的信号灯动态实时反馈控制 |
| 关键词： | 智能交通系统;信号灯;区域交通控制算法;过饱和路网 |
| 摘要： | 随着机动车保有量的增加，城市交通拥堵现象日益严重，尤其早晚高峰期经常呈现过饱和状态。目前，大部分交通信号控制系统是针对非饱和交叉口进行设计，当交叉口处于过饱和状态时，系统控制性能大幅下降，因此过饱和交通信号控制仍是交通控制领域中的难题。在此背景下，本文主要研究了智能交通系统中过饱和状态下交通信号灯控制问题。 首先，针对单交叉路口的交通信号进行研究，考虑四相位路口的相位切换问题，通过引入正定切换理论，提出了过饱和条件下的交叉路口排队车辆离散切换模型。基于能量理论，将交叉路口看作能量存储系统，分别把车辆的流入和流出视作能量的存储和耗散。根据能量耗散思想，设计了以有效绿灯时间为控制变量的状态反馈控制器，实现了交叉路口存储和耗散均衡，即排队长度最小的控制目标。为了验证本文所提单交叉路口信号控制算法的有效性，给出了所提出的算法与现有文献中过饱和信号控制算法的对比仿真。实验结果表明，应用本文所提出的算法，排队车辆消散所需周期数较少。 然后，针对区域交通信号进行研究，考虑智能交通系统中交通流的动态特性，提出了区域交通系统改进的存储-转发模型。考虑大型区域的复杂性和协调性，将区域交通划分成N个子区域，分别建立了对应的子区域模型。针对子区域模型，提出了基于分层模型预测控制的过饱和区域交通信号控制优化目标。通过引入拉格朗日对偶原理解决约束条件问题的方法，对子区域的车辆排队数量进行了预测，并对有效绿灯时间进行优化控制。为了验证所提区域交通控制算法的有效性，给出了本文改进的模型与存储-转发模型的对比仿真。实验结果表明，在达到相同的控制效果时，本文改进模型的控制算法所需的计算时间较短，计算成本较低。 |
| 作者： | 王秀蒙 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 郭戈 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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