《智慧型交通網路信號控制系統的自適應協同最佳化方法研究》是依託中南大學，由張曉勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：智慧型交通網路信號控制系統的自適應協同最佳化方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張曉勇
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目針對日益嚴峻的城市交通擁塞問題，提出一種智慧型交通網路信號控制系統的自適應協同最佳化方法，平衡區域交通負載，提高整個城市交通網路的通行效率和交通管理的可靠性和可擴展性。採用量化微分動態邏輯和分段仿射的方法建立大規模城市交通流的量化混合模型；引入性能判據函式尋求量化混合模型的交通網路最佳化問題，利用分支定界法簡化問題描述，通過對偶分解將其轉化為城市交通信號控制系統的凸最佳化問題；設計一種結合模型預測控制策略的線上最佳化分散式協同控制律，同時利用相對對角可控的方法分析系統特性，確保系統在不可預測情況下的協同控制收斂性；引入增強學習方法，利用行為/評價網路的反饋、更新和互動，建立協同控制器的輸入調節機制，增強對系統不確定性和突發擾動的自適應能力。通過本項目的研究，將為城市智慧型交通網路的信號控制系統提供一種有效的自適應協同最佳化方法。
結題摘要
本項目以分散式協同控制技術在城市智慧型交通信號控制系統中的套用為背景，在網路化協同控制穩定性理論的基礎上融合區域平衡最佳化技術和增強學習技術，對大規模智慧型交通網路的離散事件與連續車流混合建模、整體性能最佳化和突發交通事件的控制魯棒增強等關鍵技術展開研究。原有申請書中的研究目標全部完成，並在原有的項目計畫上進行了擴展。本項目針對交通路網的連續車流和離散交通燈信號建立能夠描述交通車流量的智慧型交通模型，針對城市智慧型交通系統的特點和套用背景給出了城市智慧型交通系統協同最佳化的控制與誘導設計方案；針對車載無線網路的移動特性並考慮節點能耗，提出了基於同心均衡分簇的數據收集算法，以均衡網路負載，減少網路延時，降低節點能耗，提高數據傳輸的可靠性；針對車載感測器網路的感知特性，在自適應粒子濾波算法的基礎上，利用置信區間和估計狀態的方差，提出一種基於置信水平的自適應粒子濾波算法，提高車載感測器網路交通流預測的準確性；為平衡大規模城市交通的負載，並達到交通通行性能的全局最優，提出一種具有智慧型學習能力的交通信號的協同控制策略，引入模糊Q學習機制，根據交通網路的狀態，得到全局最優的交通最佳化指標，該策略可以通過各個交通控制節點自身的反饋控制行為和鄰接交通控制節點之間的協同控制行為達到路網的流量最優；為提高出行效率，提出一種動態不確定環境下交通誘導分解協調和路徑選擇的方法，引入帶有時序約束的AOE網和增量動態重規劃方法求解誘導問題的最優路徑，以保證大規模交通誘導任務執行的一致性和動態實時要求。研究成果具有一定的理論價值，受本項目支持，相關研究成果已經在《International Journal of Advanced Robotic Systems》、《Control Engineering Practice》、《Mathematical Problems in Engineering》、《中南大學學報》和《湖南大學學報》等國內外知名學術刊物和IFAC和CCC等國內外重要學術會議上發表，並參會與同行進行了深入交流。項目組共發表與本課題相關的論文16篇，其中SCI收錄10篇、EI收錄6篇，申請發明專利兩項，培養碩士研究生5名，博士研究生3名。
