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博弈框架下的交通信号灯控制算法研究
| 论文题名： | 博弈框架下的交通信号灯控制算法研究 |
| 关键词： | 城市交通;二人合作博弈;赢得值;纳什谈判解;交通信号灯 |
| 摘要： | 城市交通控制起源于19世纪，最初的目的是借助改变路口信号灯的灯态来控制经过的车辆，从而避免来自各个冲突方向车辆的碰撞。后来交通控制的目的除了考虑安全因素之外，逐步添加了减少车辆通过路口的延误时间、提高道路通行能力等效率因素。充分且合理地利用有限的道路资源才是城市交通控制之本，因此需要找到一种双赢或多赢的理论，实现上述目标：另一方面，现有的智能交通系统的可扩展空间小，不能将许多成熟的智能算法及时嵌入到控制系统中去，因此需要开发出一种具有较强扩展功能的闭环交通控制系统。 本文针对上述两个方面展开相关研究，主要工作涉及以下几个方面： (1)为了实现双赢的控制目标，我们把研究重点放在二人合作博弈理论上，它作为博弈论中较为先进的理论，可以通过两博弈参与人之间的合作使赢得区域变大，是一个很好的最大化整体利益的方法。本文首先从理论角度研究博弈论的发展、分类及各类博弈的均衡，力求深刻理解博弈，尤其是二人合作博弈的理论知识。 (2)在对二人合作博弈的概念及求解方法有了深刻地理解之后，本文将其应用于单交叉口和两相邻交叉口信号控制问题中，力求解决交叉口信号的协调控制问题。从搭建模型的角度，我们把两相位的单交叉口的每一相位看成一个合作博弈的参与人，把相邻两交叉口的每一个交叉口看成一个合作博弈参与人；从构造赢得矩阵的角度，我们把参与人的策略集定义为{保持，切换}，把－(排队长度)作为博弈赢得值，排队长度越长，参与人得到的利益就越小。从二人合作博弈的求解角度，我们应用经典的纳什公理方法，按照纳什谈判解的求解过程对二人合作博弈进行求解，最后得到最佳策略组合。从算法控制效果角度，我们使用微观仿真软件Paramics进行算法的有效性评价。 (3)以Paramics仿真软件为基础，以怀柔公路局路口为研究背景，借助平行仿真理念，构建具有很强扩展功能的交通信号控制系统。本文对系统的子模块(数据采集、数据处理、算法选择评价及信号机模块)的工作原理及流程一一进行了剖析。 本文最后对研究工作进行了总结，指出了今后需进一步深入研究的问题。 |
| 作者： | 张杰 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 高风;赵晓华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京工业大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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