交通系統(tǒng)的非線性分析、控制及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn).pdf

1、交通控制是緩解交通擁堵的重要手段之一。論文通過結(jié)合實(shí)際交通應(yīng)用背景研究道路擁堵問題，在分析交通擁堵產(chǎn)生機(jī)理的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)擁堵控制策略來代替人工調(diào)節(jié)控制，并從工程化角度設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)小型化的交通流信息在線處理系統(tǒng)來實(shí)時監(jiān)控道路交通的運(yùn)行狀況，從而試圖獲得一種緩解交通擁堵的有效方法。論文主要工作總結(jié)如下：
　　(1)針對現(xiàn)有交通微觀模型對實(shí)際道路車輛運(yùn)行狀況描述不足的問題，通過分析駕駛員心理和車輛動力學(xué)特征對優(yōu)化速度模型進(jìn)行改進(jìn)，結(jié)合實(shí)測數(shù)據(jù)

2、對改進(jìn)后的模型進(jìn)行驗(yàn)證并進(jìn)行模型穩(wěn)定性分析，結(jié)果表明改進(jìn)后的模型能夠更好地對實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，可對實(shí)際交通運(yùn)行狀況進(jìn)行進(jìn)一步地準(zhǔn)確描述。
　　(2)針對現(xiàn)有非線性分析方法對交通流應(yīng)用的局限性，將分支理論引入交通模型的非線性分析中，通過分析模型分支條件以及分支點(diǎn)鄰域內(nèi)的交通狀態(tài)變化來研究交通擁堵的作用機(jī)理。其中，微觀模型的分支分析采用傳統(tǒng)針對常微分方程的Hopf分析方法，而針對宏觀模型的偏微分方程表達(dá)形式，則是通過引入兩個等價的變量

3、代換，如同將離散系統(tǒng)單位圓內(nèi)的穩(wěn)定性擴(kuò)大到整個復(fù)平面，將交通流問題轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)穩(wěn)定性問題，然后再針對模型平衡點(diǎn)分支進(jìn)行重點(diǎn)分析。結(jié)果表明，分支的出現(xiàn)是導(dǎo)致交通失穩(wěn)進(jìn)而演化為交通阻塞現(xiàn)象的一個重要原因。
　　(3)針對交通失穩(wěn)現(xiàn)象，分別以微觀改進(jìn)優(yōu)化速度模型和宏觀速度梯度模型為例來探討緩解交通擁堵的控制方法。其中，針對微觀模型的反饋控制方案，在理論分析反饋系數(shù)對控制模型穩(wěn)定性影響的基礎(chǔ)上進(jìn)行MATLAB仿真，結(jié)果表明通過合理調(diào)整反饋系

4、數(shù)可有效緩解交通擁堵現(xiàn)象；針對宏觀模型的入口匝道模糊控制方案，構(gòu)造了以當(dāng)前路段偏離期望密度的差值和相鄰路段的密度差為輸入量、以匝道調(diào)節(jié)率為輸出量的二維模糊控制器，MATLAB仿真分析的結(jié)果表明，該控制方案對擁堵路段的交通狀況具有明顯改善作用。
　　(4)從工程應(yīng)用角度搭建基于FPGA的交通流信息在線處理系統(tǒng)，完成具有4片F(xiàn)PGA陣列結(jié)構(gòu)的6層電路板的PCB設(shè)計(jì)及硬件電路調(diào)試，基于QuartusⅡ開發(fā)工具完成交通流模型的FPGA仿真