基于模型預(yù)測(cè)控制的城市快速路交通協(xié)同控制

丁宏飛，劉碩智，秦　政

(1.四川省交通運(yùn)輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，四川　成都　610041;2.西南交通大學(xué)　交通運(yùn)輸與物流學(xué)院，四川　成都　610031)

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基于模型預(yù)測(cè)控制的城市快速路交通協(xié)同控制

丁宏飛1，劉碩智2，秦政2

(1.四川省交通運(yùn)輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，四川成都610041;2.西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸與物流學(xué)院，四川成都610031)

為了解決現(xiàn)有快速路最優(yōu)控制方法多以總時(shí)間花費(fèi)(TTS)最小為優(yōu)化目標(biāo)，容易生成惡化系統(tǒng)整體狀態(tài)的控制方案，而且難以處理多個(gè)交通子區(qū)協(xié)同控制的問題。分析了傳統(tǒng)控制方法在系統(tǒng)整體效益、控制方案求解、協(xié)同控制可行性3方面的不足。采用模型預(yù)測(cè)控制(MPC)的方法，通過引入平均速度表征路段交通狀態(tài)改進(jìn)了傳統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)形式，并利用了罰函數(shù)的思想和反饋控制的方法提出了多交通子區(qū)的協(xié)同控制方法。仿真結(jié)果表明：當(dāng)預(yù)測(cè)步長較小時(shí)，改進(jìn)模型的控制效果優(yōu)于傳統(tǒng)模型；協(xié)同控制的方法可在保證較好控制效果的前提下顯著提高模型求解效率。

交通工程；交通協(xié)同控制；模型預(yù)測(cè)控制；城市快速路；最優(yōu)控制

0　引言

城市快速路具有便捷、舒適、高通過能力等諸多優(yōu)勢(shì)。為提高快速路服務(wù)能力，避免擁堵、事故等交通事件發(fā)生，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了諸多理論研究和工程實(shí)踐。從控制手段看，快速路控制可分為入口匝道控制、可變限速控制、路徑誘導(dǎo)等類別[1]；從控制策略看，快速路控制經(jīng)歷了定時(shí)控制、感應(yīng)控制、最優(yōu)控制、集成控制等階段[2]。……