一种考虑扰动的城市交通区域迭代学习边界控制方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑扰动的城市交通区域迭代学习边界控制方法，基于城市交通区域的宏观基本图特性以及宏观交通流的周期性特征，在车辆平衡方程中引入扰动项，将迭代学习边界控制计算的结果与非对称信号配时策略结合得出边界交叉口各相位信号时长，通过对边界交叉口信号进行多次迭代学习控制，将控制子区的累计车辆数量稳定到期望值，从而提高路网的整体运行效率。本发明专利技术考虑了实际城市交通系统运行中的扰动因素对控制作用性能的影响，构建的车辆平衡方程更接近路网实际情况；且开闭环PD型迭代学习控制可以克服开环控制的不足，能同时利用系统前一次和当前的输出误差信息，进一步抑制系统的不确定性，提高系统的鲁棒性。提高系统的鲁棒性。提高系统的鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑扰动的城市交通区域迭代学习边界控制方法


[0001]本专利技术涉及交通管控
，尤其涉及一种考虑扰动的城市交通区域迭代学习边界控制方法。

技术介绍

[0002]城市化的快速发展导致城市交通拥堵问题日益突出，由于交通拥堵范围的扩大以及交通流的复杂性，传统的单点与干线协调控制方法，只能局部改善单个交叉口的交通状态，难以解决大范围的交通拥堵。路网的宏观基本图(Macroscopic Fundamental Diagram，MFD)特性能够反映出路网中流量与路网运行效率之间的关系，可以从宏观层面监测路网运行状态，为解决交通拥堵提供了一个良好的工具。
[0003]当前基于MFD进行边界控制的研究成果非常丰富，但大多仍是基于模型的反馈控制算法，其控制效果易受模型参数选择的影响；从宏观角度看，针对一个城市特定区域，其每天的交通流具有相似的时空分布特点，因此可认为城市交通流具有重复性特征。迭代学习控制(Iterative learning control，ILC)可以用于解决有限区间内重复运行系统的跟踪控制问题，它以完全跟踪为目标，不依赖于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑扰动的城市交通区域迭代学习边界控制方法，其特征在于，包括步骤：1)、选定待研究路网，划分为若干个同质区域；2)、根据路网内检测器收集的车辆数据，绘制步骤1)划分后路网子区的宏观基本图；3)、构建考虑扰动后的车辆平衡方程；4)、判断路网运行状态，若为拥堵状态，则实施边界控制；否则继续监测路网运行状态；5)、对不同程度扰动作用下的路网实施边界控制，利用城市交通流的重复特性，引入迭代控制方案，根据迭代学习控制得到的绿灯时长增量与非对称信号配时策略结合设置边界交叉口各相位绿灯时长，使得路网内实际车辆数与期望车辆数的误差值逐渐减小，直到达到理想状态。2.根据权利要求1所述的考虑扰动的城市交通区域迭代学习边界控制方法，其特征在于，在划分同质区域的步骤中，包括步骤：1.1)、选择将要研究的路网G，获取该路网的道路拓扑结构，在各信号交叉口的进口道和出口道位置设计安装检测器，获取路网内各交叉口实际交通流数据，包括：相邻交叉口间的车道数N、车流量Q、车流分支数h、平均行程时间T；1.2)、基于获取的道路拓扑结构以及实际交通流数据，计算相邻交叉口之间的交通关联度，相邻交叉口i和交叉口j之间的交通关联度计算公式如下：联度，相邻交叉口i和交叉口j之间的交通关联度计算公式如下：其中，w
ij
是相邻交叉口i与交叉口j之间的交通关联度；I
f
为路段流量不均衡系数；h为来自上游交叉口的车流驶入的分支数；为到达下游交叉口的车流量总和；Q
max
为来自上游交叉口车流驶入分支中最大的车流量，为Q
s
中的最大值；T为车辆在两个相邻交叉口之间的平均行程时间；N为由上游交叉口驶向下游交叉口的车道数；1.3)、根据相邻信号交叉口之间的关联度信息，计算路网G的密度拉普拉斯矩阵L，构建聚类特征矩阵X，对聚类特征矩阵X进行快速全局K
‑
means聚类，将属于同一聚类的信号交叉口划分到同一个控制子区内。3.根据权利要求1所述的考虑扰动的城市交通区域迭代学习边界控制方法，其特征在于，绘制划分后路网子区的宏观基本图的步骤包括：2.1)、采集待研究区域从低峰状态到高峰状态的车辆数据，获取满足宏观基本图绘制条件的路网中主要道路的车辆数，统计出t时刻时区域内的车辆数N；2.2)、对获取的车辆数据进行处理，剔除明显误差的数据点，获取有效的宏观基本图样本值；2.3)、以路网内采样时间间隔Δt时刻的累计车辆总数N为横坐标，以路网内采样时间间隔Δt内驶离路网的车辆总数为纵坐标，绘制路网MFD散点图，并根据散点数据对路网的
MFD曲线进行拟合，得到待研究区域的MFD曲线以及该区域的临界累计车辆数N
cr
。4.根据权利要求1所述的考虑扰动的城市交通区域迭代学习边界控制方法，其特征在于，构建考虑扰动后的车辆平衡方程的步骤包括：3.1)、设一个城市路网，根据车流密度或其他相关性参数划分为若干个具有良好定义的宏观基本图子区，各子区之间交通流的流入流出相对稳定，子区1是处于过饱和状态或极易发生交通拥堵的区域，子区2为其外围区域，则车辆动态平衡方程表示为：其中，x
ij
(t)为t时刻子区i中以子区j为目的地的累计车辆数；q
11
(t)为t时刻子区1的内部交通需求；q
ij
(t)为t时刻子区i到子区j的交通流率；u
ij
(t)为t时刻子区i到子区j的边界控制率；x1(t)为t时刻子区1的累计车辆数；G1(x1(t...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫飞，王昆，田建艳，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：