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(lái)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(lái)實(shí)時(shí)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(duì)現(xiàn)有交通微觀模型對(duì)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(dòng)力學(xué)特征對(duì)優(yōu)化速度模型進(jìn)行改進(jìn)，結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

2、對(duì)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(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，可對(duì)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(duì)現(xiàn)有非線性分析方法對(duì)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(lái)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(duì)常微分方程的Hopf分析方法，而針對(duì)宏觀模型的偏微分方程表達(dá)形式，則是通過引入兩個(gè)等價(jià)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(gè)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(duì)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(gè)重要原因。
　　(3)針對(duì)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(lái)探討緩解交通擁堵的控制方法。其中，針對(duì)微觀模型的反饋控制方案，在理論分析反饋系數(shù)對(duì)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(duì)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(duì)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