基于模型预测控制的城市快速路交通协同控制  

Coordinated Traffic Control for Urban Expressway Based on Model Predictive Control

作　　者：丁宏飞 刘硕智[2] 秦政[2] 

机构地区：[1]四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院,四川成都610041 [2]西南交通大学交通运输与物流学院,四川成都610031

出　　处：《公路交通科技》2016年第10期111-117,共7页Journal of Highway and Transportation Research and Development

基　　金：国家自然科学基金项目(51308475);四川省科技支撑计划项目(2011FZ0050)

摘　　要：为了解决现有快速路最优控制方法多以总时间花费(TTS)最小为优化目标,容易生成恶化系统整体状态的控制方案,而且难以处理多个交通子区协同控制的问题。分析了传统控制方法在系统整体效益、控制方案求解、协同控制可行性3方面的不足。采用模型预测控制(MPC)的方法,通过引入平均速度表征路段交通状态改进了传统的目标函数形式,并利用了罚函数的思想和反馈控制的方法提出了多交通子区的协同控制方法。仿真结果表明:当预测步长较小时,改进模型的控制效果优于传统模型;协同控制的方法可在保证较好控制效果的前提下显著提高模型求解效率。Current expressways＇ optimal control method targets at minimizing total time spend（ TTS）,which may generate the control scheme that compromise system＇s overall condition,and it is hard to make multi traffic subzones＇ coordinated control possible. In order to solve the problem,the shortcomings of traditional control method are analyzed from the perspectives of system overall benefits,solution of control scheme,and coordinated control＇s feasibility. By using the model prediction control（ MPC） method,traditional objective function form is improved by introducing average speed to indicate link＇s traffic status,and the multi traffic subzones＇ coordinated control method is proposed based on penalty function＇s idea and feedback control method. The simulation result shows that（ 1） when prediction steps are small,the improved model performs better in control effectiveness than traditional model;（ 2） the coordinated control method can obviously improve the solving efficiency in the premise of ensuring better control effectiveness.

关 键 词：交通工程 交通协同控制 模型预测控制 城市快速路 最优控制 

分 类 号：U491[交通运输工程—交通运输规划与管理]