高速公路入口匝道智能控制算法研究.pdf

1、高速公路的建設(shè)極大的促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，加強(qiáng)了人員與貨物的快速流通，增進(jìn)了社會各方面的聯(lián)系。但是高速公路上的車流量迅猛的增加，特別是國家主干線和沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的高速公路上，車流量在高峰時段已接近飽和，在天氣情況變化、交通事件的發(fā)生、道路幾何尺寸欠佳等情況下容易出現(xiàn)交通擁堵現(xiàn)象，這些對高速公路的現(xiàn)代交通管理與控制提出了很高的要求。高速公路的管理與控制方式主要有交通擁擠和事件的檢測與管理，匝道控制，主線控制，通道控制，氣象監(jiān)測管理，收費管理

2、以及交通信息的提供與管理。高速公路入口匝道控制直接控制進(jìn)入高速公路的交通量，使高速公路上的交通流量分布更加合理，充分的利用通行能力，同時可消除或減少匝道處交通流交匯時的沖突和事故，是高速公路交通控制主要的手段。
　　 本論文對國內(nèi)外典型的匝道調(diào)節(jié)算法進(jìn)行了總結(jié)，并根據(jù)高速公路交通系統(tǒng)時變、隨機(jī)、復(fù)雜的特點，指出智能控制是解決高速公路交通問題的重要途徑。針對高速公路交通系統(tǒng)無法得到精確數(shù)學(xué)模型、具有不確定因素、是復(fù)雜的非線性系統(tǒng)的

3、特點，選擇模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器對匝道進(jìn)行控制，設(shè)計以交通流密度誤差及其誤差變化率為控制器輸入量，匝道調(diào)節(jié)率變化率為輸出量的動態(tài)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器。全文共分為五章，第二章、第三章、第四章為論文的重點。
　　 第一章介紹了本論文的研究背景和意義，從當(dāng)前的高速公路建設(shè)和管理情況分析得到研究匝道調(diào)節(jié)控制的必要性和重要性。對國內(nèi)外匝道調(diào)節(jié)控制的研究情況進(jìn)行了概述，分析了匝道調(diào)節(jié)控制當(dāng)前研究的不足方面以及研究的趨勢和重點，并給出了論文的章節(jié)安

4、排。
　　 第二章對高速公路交通控制系統(tǒng)進(jìn)行概述，對入口匝道調(diào)節(jié)控制的作用和滿足條件進(jìn)行論述，對入口匝道控制方式進(jìn)行對比。在此基礎(chǔ)上，介紹了匝道調(diào)節(jié)策略算法的分類，對ALINEA算法及擴(kuò)展、Zone算法、西雅圖瓶頸算法、SWARM、模糊邏輯算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等國外應(yīng)用和研究的熱點算法進(jìn)行詳細(xì)論述，指出它們的優(yōu)缺點。鑒于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有良好的非線性特性、學(xué)習(xí)能力、自適應(yīng)能力和抗干擾能力，提出將模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入到高速公路入口匝道

5、控制中。
　　 第三章分析了模糊系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一些基本原理，然后重點以標(biāo)準(zhǔn)型模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為例，介紹了標(biāo)準(zhǔn)型模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并推導(dǎo)了其學(xué)習(xí)算法。針對高速公路入口匝道進(jìn)行了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的詳細(xì)設(shè)計，主要包括輸入輸出參數(shù)的選擇、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及學(xué)習(xí)算法設(shè)計。通過在模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部引入遞歸環(huán)節(jié)，構(gòu)成了動態(tài)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并采用梯度下降法來訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)。
　　 第四章針對設(shè)計的動態(tài)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)匝道算法，用Matlab對