基于非线性交通流模型的交通子区边界控制策略研究

城市交通流具有复杂的非线性动态特征,用简化的线性交通流模型无法准确描述交通流的非线性特征。因此,在考虑扰动对子区边界控制影响的基础上,首先建立了考虑扰动的非线性城市宏观交通流模型,该模型能够更好地描述实际交通流的运行情况。其次,结合城市交通流运行的周期性特点,设计了基于迭代学习控制的子区边界控制策略,并利用Lipschitz条件和偏导数分析了迭代学习控制律的收敛性。最后,通过仿真案例验证了基于非线性交通流模型的交通子区边界控制策略的有效性。

高速公路交通事故和干涉车流波的非线性数学模型

建立了一种模拟高速公路交通事故和干涉车流波的非线性交通流数学模型 ,并采用二阶精度无振荡差分格式对其求解。算例显示能够模拟高速公路交通事故引起的冲击波的传播过程 ,模拟干涉作用所引起的冲击波对排队消散的影响过程。所得结果比线性交通流模型更加丰富。

基于非线性模型预测控制的城市路网交通流优化

为提高城市路网设计效率,文中提出一种基于非线性模型预测控制的城市路网交通流优化方案。采用预测控制方法,利用模拟试验验证所提算法在道路网络中的应用,从而最大限度地提高路口的通行能力;同时,验证迭代式识别在车辆流量模型的参数识别中的正确性。研究结果表明:采用时变参数模式预测时,每个路口的队长度差异都是比较合理的,模型预测结果与仿真结果接近;采用该模型的预测控制算法可以对网络的实时状况进行实时修正,从而改善道路的运行性能,8:00时段道路阻塞状况的模拟结果证明该方法具有较好的性能。相比之下,当系统中产生随机扰动时,自适应迭代学习辨识算法可以实现对系统期望输出的快速跟踪,具有较快的收敛速度和良好的效果。

基于数学模型的城市短时交通流预测方法

在对城市交通流进行预测时,由于缺乏对交通流空间关联特性的分析,导致预测结果与实际的交通流数据存在较大偏差。针对此,提出基于数学模型的城市短时交通流预测方法研究。研究充分考虑了时序特性在交通流空间关联特性表现中基础价值,在数学模型中引入了多尺度图卷积算法,通过网络参数加权的方式实现对多层图卷积结构的设置,使得耦合数学模型能够满足交通流时序数据的处理需求,再根据速度、密集度与交通流量之间的关系,精准预测短时间内道路经过车辆数量。在测试结果中,设计方法预测结果的MAE的区间范围为7.0-11.0,RMSE的区间范围为20.0-22.0,MAPE的区间范围为0.90-0.70,偏差程度始终处于较低水平。

软岩巷道围岩非线性流变数学力学模型

基于大量的岩块流变试验,从岩石长期强度的衰减特征和岩石的应变能守恒原则出发,建立了非弹塑黏性元件组合模型的软岩(煤)非线性流变数学力学模型.在此基础上,进一步建立了软岩(煤层)巷道围岩非线性流变数学力学模型,并采用实验室三轴巷道围岩流变试验对该模型的有效性进行了验证.应用该模型计算的煤层巷道围岩受掘进影响期间的深部位移与现场实测结果非常吻合.

巷道/隧道围岩非线性流变数学力学模型及其初步应用

研制了三轴巷道/隧道围岩流变试验台,并进行了多年的试验观测。从岩石长期强度的衰减特征和岩石的应变能守恒原则出发,建立了非弹塑粘性元件组合模型的岩石非线性流变数学力学模型,在此基础上建立了巷道/隧道围岩非线性流变数学力学模型。应用线性莫尔强度理论将单轴应力极限转换为三轴应力极限,从而由所测的单轴全应力–应变曲线参数来求围岩三轴应变。依据该模型计算的巷道围岩流变值与试验值拟合较好,该模型在预测巷道破坏圈方面得到初步的成功应用。

拥挤交通流非线性模型及仿真

提出了一种新的拥挤交通流非线性模型.该模型中包括了匝道口附近的交通流模型,匝道口进出车辆的流量与主路的车流相耦合.并提出了一个重要的假设,即交通流量能够在有限的时间内对局部密度的变化做出响应.该模型由2个偏微分方程(PDE)和1个与偏微分方程相关联的常微分方程(ODE)组成.在这个简化模型中,从自由流向同步流的转换可以看成是一个具有滞后作用的临界Hopf分岔.最后通过数值模拟进行了从自由流到拥挤交通流的瞬态动力学的仿真,得到了各变量的分岔图.

霍尔电流传感器数学模型及其非线性传变分析

柔性直流系统发生极间故障,电流上升快,持续时间短,给电流传感器正确传变带来了极大的挑战,继电保护必须考虑电流传感器不能正确传变带来的影响。直流系统广泛采用霍尔传感器对电流进行变换,霍尔传感器在极限工况下存在非线性过程。介绍了闭环霍尔电流传感器各部分包括磁电转换部分、电压放大部分、以及反馈补偿电路的工作原理,考虑了铁芯、运算放大器以及三极管存在的非线性特征,建立了带非线性传变环节的数学模型,并在PSCAD数值仿真平台上建立了数值仿真模型。通过数值仿真,分析了闭环霍尔电流传感器各个饱和环节对电流传变的影响及电流发生畸变后的变化特征。

基于BP神经网络的非线性组合预测模型在粮食物流需求预测中的应用

鉴于单项预测模型的局限性,在确定粮食物流需求量的基础上,建立了基于BP神经网络的非线性组合预测模型,并把这一模型应用于长春市粮食物流需求的预测。误差分析表明,该预测模型可以有效地提高粮食物流需求量的预测精度。

汽车运输船的响应型非线性数学模型

为了建立一个复杂程度适宜、精度满足要求的非线性船舶运动数学模型,用非线性状态空间数学模型做船舶回转试验,采用最小二乘法辨识出船舶的非线性参数,最后用得到的响应型非线性船舶运动数学模型做Z形试验,并与实船试验结果比较.研究结果表明,仿真曲线与实船试验曲线符合度较好,与状态空间模型相比,该模型计算比较简单,所得微分方程可保留非线性影响因素,可以满足进行船舶闭环控制系统仿真研究时对模型精度的要求.

城市快速路交通流建模及非线性最优控制

分析了城市快速路的运行特点,以通道控制的基本思路,提出快速路主路和辅路协调控制的方法。根据快速路交通流特性,建立主路和辅路路段的动态模型,进口和交叉口排队模型,根据不同的优化性能指标,确立了相应的优化策略和求解算法,为进一步开发实时控制算法打下基础。

宏观交通流模型的自适应迭代学习辨识策略

城市路网交通流系统具有很强的随机性和时变性,单一固定的交通流模型难以准确地描述城市路网的实际运行情况,在考虑交通流稳态和动态特性的基础上,提出了一种含有未知时变多参数的非线性宏观交通流模型,并针对交通流固有的重复性特征,设计了一种时变多参数的自适应迭代学习辨识策略。在有限时间区间内,利用迭代学习辨识策略将参数辨识问题转化为最优跟踪控制问题,使交叉口各进口道的排队车辆数均趋于真实值,利用去伪算法的实时自适应能力调整迭代学习辨识策略的学习律增益,提高辨识策略的抗干扰能力。通过严格的数学理论推导证明了该算法的收敛性,最后采用基于模型的控制方法进行仿真实验,进一步验证了该方法的有效性。

交通流理论数学模型的建立与应用

本文指出了交通流理论中部分数学模型的不妥之处,提出了建立新的数学模型的理论设想。

考虑交通流非线性特性的交通信号迭代学习控制策略

现实中城市交通流的运行具有很强的非线性特性,采用简单的线性模型难以全面描述交通流的实际运行过程.本文在考虑城市交通流非线性动态特性的基础上,提出了一种非线性交通流排队模型,并基于宏观交通流固有的周期性特征,设计了交叉口信号的迭代学习控制策略.通过对交叉口信号的迭代学习控制,使交叉口各进口道的车辆排队长度尽可能趋于均衡,提高交叉口信号有效绿灯时间的利用率,从而提高路网的通行效率.最后通过严格的数学推导证明了该方法的收敛性,仿真研究及实验结果验证了所提方法的有效性.

城市路网交通流的数学模型及仿真

提出了一种基于改进的蜂群智能算法的路径选择分配方法。首先利用双向信息传递技术得到实时路段的交通流状况,将路段的通行能力分级,通过模仿蜂群个体的局部寻优比较得到最优解,具有较快的收敛速度。仿真结果表明,提出的模型和算法不仅能有效解决城市交通路径分配问题,而且计算复杂度较低,算法的计算效率较高,为提高交通路网的效率及实用性和有效性提供了依据。

大城市高架路实测数据分析与交通流模型研究

对上海市中心延安高架路一个路段交通流进行长时间录像拍摄,提取到"车速-车头间距"有效数据26000余对.应用该批实测数据,对多种常见交通流速密关系模型进行比较研究后发现,一维管流模型在我国高速道路交通流参数计算中具有优势.提出采用变参数一维管流模型刻画交通流非线性特征的基本方法.

系统最优的动态交通网络流分配模型的研究

智能交通系统是一个复杂的大系统。交通网络配流是智能交通系统的一个关键问题，其中对交通网络配流模型的建立和算法的设计是非常重要的。通过建立系统最优的动态交通网络流分配的最优控制模型，并经过一系列的积分变换转化为一种简单而特殊的非线性规划问题。文中只是局限于对最优控制模型进行化简，目的是为了进一步研究已简化模型的有关性质和算法的设计。

基于GM(1,1|τ,r)模型的城市道路短时交通流预测

充分考虑城市道路交通系统中交通流存在的延迟性和非线性,本文基于灰色GM(1,1|τ,r)模型对城市道路短时交通流进行建模预测.首先,通过建立城市交通路段上交通流量大于通行能力时的速度-流量关系,得到交通系统延迟时间τ的计算模型.再针对交通流存在的非线性特征,以模型的预测效果最优为目标,建立关于非线性因子的优化模型并利用粒子群算法寻找最佳的非线性参数r.最后对武汉市友谊大道某一路段进行交通实验,将灰色GM(1,1|τ,r)模型的预测结果与灰色GM(1,1)模型和支持向量机进行比较.结果表明,GM(1,1|τ,r)模型的预测精度有明显的提高,能为智能交通系统的管理和控制提供及时可靠的信息资源.

交通流的流体动力学模型研究

文中给出了交通流理论中的流体动力学模拟理论的几种有代表性的数学模型 ,从流体动力学角度研究交通流的动力学属性 .分析并比较了这几种现有的交通流流体动力学模型 ,指出模型的特点、缺陷与适用范围 。

三车道宏观交通流模型和扰动演化的数值研究

随着城市交通设施的完善,多车道在城市高速路交通中变得比较普遍.三车道的出现使车辆变道易于实现,这就增加了交通问题的复杂性.采用宏观交通流理论,建立了一种允许车辆变道的单向三车道连续交通流模型,以及与之相容的差分离散格式.数值模拟了初始密度、扰动强度、初始扰动范围等因素对扰动传播和发展演化的影响.结果显示:扰动波的传播方向和传播速度主要由初始未扰动车流密度大小决定;初始扰动范围的大小对扰动波幅值变化的影响比较大;某一条车道发生的扰动是否会影响其他车道,则受初始车流密度和扰动强度大小两个条件影响;在中等密度多车道交通流中,扰动波的发展过程呈现出复杂的非线性特征,数值格式的选择比单车道更加困难.