基于近似动态规划的交通控制算法的研究

论文摘要

近似动态规划算法(ADP)是一种复杂非线性系统控制算法,适用于复杂非线性系统的最优控制。与传统的动态规划算法相比较,由于它采用离线和在线相结合的训练方式,能够实时的适应系统参数的变化,增强了系统鲁棒性。城市交通系统是一个复杂非线性系统,且系统参数频繁变化,很难建立精确的模型,采用传统的动态规划算法难以满足实时性要求。本论文研究了一种近似动态规划算法——改进的ADHDP算法,并将它应用到三种不同的交通背景下:单入口匝道控制、多匝道协调控制和基于排队长度均衡的过饱和单交叉路口信号控制问题。1.将改进的ADHDP算法引入快速路单入口匝道控制中,给出了基于改进的ADHDP算法的入口匝道控制方法,经过仿真试验证明控制器具有良好的瞬态响应过程和控制精度,避免了因瞬时误差的随机性而导致权值调整过度频繁,提高了控制和学习过程的稳定性。2.给出了基于改进的ADHDP算法的多匝道协调控制策略,将改进的ADHDP算法应用到快速路多匝道协调控制中,使得系统远离溢出点和偶发性交通状态,处于稳定状态。经仿真试验证明控制器具有处理排队溢出和突发性交通拥挤的能力,同时系统还具有很强的抗干扰能力。3.将改进的ADHDP算法应用于城市道路交通中的过饱和单交叉路口,提出了一个新的控制目标,使得各方向在同一周期红灯时刻的排队长度近似相等。本文采用基于改进ADHDP算法的控制器对预设的信号配时方案进行调整,合理地安排过饱和状态持续的周期数目,保证了过饱和状态的消散过程中各支路的排队长度近似相等,实现更好的均衡,体现了公平性。近似定态规划方法的引入为城市道路交通控制提供了一种新的思路。论文最后对全文进行了总结,并对下一步的研究工作进行了展望。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1. 绪论
• 1.1 城市交通信号控制研究的意义
• 1.1.1 道路交通中存在的问题
• 1.1.2 交通控制的目的
• 1.2 城市交通控制理论研究现状
• 1.2.1 交叉口信号控制研究简单现状
• 1.2.2 快速路控制研究简要现状
• 1.3 城市交通控制发展趋势
• 1.4 论文研究的主要内容
• 2. ADP方法
• 2.1 ADP方法的研究背景
• 2.2 ADP方法的结构
• 2.2.1 典型ADP方法
• 2.2.2 ADHDP算法
• 2.3 本章小节
• 3. 基于近似动态规划的交通控制算法的研究
• 3.1 改进的ADHDP算法
• 3.2 基于改进ADHDP算法的单匝道最优控制
• 3.2.1 问题描述
• 3.2.2 改进的ADHDP算法实现
• 3.2.3 仿真实验
• 3.2.4 讨论
• 3.3 基于改进ADHDP的多匝道协调控制
• 3.3.1 问题描述
• 3.3.2 改进的ADHDP算法实现
• 3.3.3 仿真实验
• 3.3.4 讨论
• 3.4 基于排队长度均衡的单交叉口信号控制器的设计与仿真
• 3.4.1 问题描述
• 3.4.2 改进的ADHDP算法实现
• 3.4.3 仿真实验
• 3.4.4 讨论
• 3.5 本章小结
• 4. 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集