【摘要】：交通系統(tǒng)的研究主要從宏觀和微觀兩個層面展開。從宏觀層面來看,交通流被視為由大量車輛組成的可壓縮連續(xù)流體介質(zhì),為此需要將車輛個體信息轉換為交通流的車輛整體信息,從而對車輛所組成的交通流的集體行為進行研究;而微觀層面則重點關注于單個車輛在相互作用下的個體行為,通過車輛的位置、速度以及加速度等微觀變量來研究車輛間的作用關系。本文主要研究微觀交通系統(tǒng)中的交通流控制和車輛系統(tǒng)編隊控制,以提高微觀交通系統(tǒng)的暢通性和穩(wěn)定性。由于傳統(tǒng)的控制策略在控制性能、穩(wěn)定性和魯棒性等方面都存在一定的局限性,而考慮到交通系統(tǒng)控制的實時需求,需要研究具有高效性和魯棒性的新型控制策略,以改善交通系統(tǒng)在演化過程中的平滑性和穩(wěn)定性。因此,微觀交通系統(tǒng)的滑�？刂蒲芯烤哂兄匾睦碚摵蛯嶋H意義,可為提高交通系統(tǒng)的暢通性和穩(wěn)定性提供理論基礎和決策依據(jù)。本文圍繞微觀交通系統(tǒng)的滑�？刂茊栴}展開研究。一方面,針對微觀交通模型,應用滑�？刂评碚摵蚅yapunov穩(wěn)定性定理,提出了基于指數(shù)滑模的控制算法,并通過數(shù)值仿真實驗驗證了所提出滑�？刂扑惴ǖ挠行�。另一方面,針對多車輛系統(tǒng)編隊,應用滑模控制理論和Lyapunov穩(wěn)定性理論提出了一種基于Terminal滑�？刂频乃惴�,實現(xiàn)了多車輛系統(tǒng)的隊列控制。最后,通過數(shù)值仿真實驗驗證了滑�？刂撇呗栽诙嘬囕v系統(tǒng)編隊中的有效性。論文的主要工作包括以下兩個方面:1.針對微觀交通模型,提出了一種基于指數(shù)趨近律的滑�？刂扑惴ū疚尼槍ξ⒂^交通模型,設計了一種基于指數(shù)趨近律的交通流滑�？刂破�,以提高交通流的暢通性、平穩(wěn)性和穩(wěn)定性。全速度差(Full Velocity Difference,FVD)模型被用來刻畫交通流中車輛的行為特性。根據(jù)前后車輛之間的期望車輛間距和實際車輛間距的誤差設計了滑�？刂破�,并使用Lyapunov穩(wěn)定性理論保證了所提出控制器的穩(wěn)定性。在數(shù)值仿真實驗階段,通過比較滑�？刂�、反饋控制和無控制策略情況的控制性能,驗證了所提出的滑�？刂撇呗缘挠行�,具體體現(xiàn)在車輛間距、車輛速度和加速度分布的平滑度和穩(wěn)定性方面。仿真實驗結果表明,采用控制策略可以有效地提高交通流的暢通性、平穩(wěn)性和穩(wěn)定性,并且與反饋控制策略相比較,滑�？刂撇呗跃哂懈训目刂菩阅�。2.針對多車輛系統(tǒng)編隊,提出了一種基于Terminal滑�？刂频乃惴ū疚尼槍Χ嘬囕v系統(tǒng)編隊,設計了一種基于Terminal滑模控制的控制器,實現(xiàn)了多車輛系統(tǒng)的在有限時間內(nèi)的隊列控制。與現(xiàn)有的研究不同,所提出的控制策略保證了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,以及系統(tǒng)誤差在有限時間內(nèi)的收斂性,并且對電子節(jié)氣門的不確定動力學和前車變化未知的加速度具有很強的魯棒性。其次,通過嚴格的數(shù)學證明得到了以下兩點結論:(1)當前車的加速度為零時,位置誤差和速度誤差將在有限時間內(nèi)收斂到零;(2)當前車的加速度非零、未知且有界時,表明系統(tǒng)誤差也是有界的,并且解析得到了速度誤差的界限。最后,通過數(shù)值仿真實驗驗證了所提出的控制策略在存在干擾和加速度未知情況下控制的有效性。
【圖文】：

1.1.1 研究背景隨著人類社會城市化與現(xiàn)代化地推進，城市交通的發(fā)展日新月異。但與此同時，交通阻塞、交通事故和交通污染(如圖1.1所示)等一系列的交通問題也日趨嚴重[1-2]。越來越多城市中出現(xiàn)了交通發(fā)展滯后于經(jīng)濟發(fā)展的現(xiàn)象，因此，交通系統(tǒng)的通暢性與安全性逐漸成為衡量一個城市發(fā)展狀況的重要指標。然而，鋪路架橋、拓寬道路、專人指揮等傳統(tǒng)的方法由于缺乏科學的理論指導與先進的技術支持，難以從根本上解決現(xiàn)有的交通問題。因此，如何以科學的理論準確地認知交通現(xiàn)象，以先進的科學技術促進交通系統(tǒng)的發(fā)展，以有效的方法緩解交通阻塞、節(jié)約能源和保障安全行駛是亟待解決的重要問題[3-4]。(a) (b)(c) (d)圖1.1 交通問題: (a)“早高峰”現(xiàn)象； (b)“晚高峰”現(xiàn)象；(c)交通事故 (d)交通污染(圖片來自http://cn.bing.com/)

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【學位授予單位】：重慶郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP273;U491

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7 記者 梁f套

本文編號：2600741