基于元胞传输模型的PI控制器设计与仿真论文.doc

基于元胞传输模型的PI控制器设计与仿真毕业论文 目 录 摘 要 I Abstract II 第1章 绪论 1 1.1 课题背景 1 1.2 研究目的和意义 1 1.3 国内外文献综述 2 1.4 本论文的主要研究内容 3 第2章 高速公路入口匝道控制 4 2.1 概述 4 2.2 入口匝道控制 4 2.3 流量控制 4 2.4 入口匝道感应控制 5 2.4.1 需求-容量差额控制 5 2.4.2 占有率控制 6 2.4.3 反馈控制 6 2.5 本章小结 7 第3章 PID控制器 8 3.1 概述 8 3.2 PID控制原理 8 3.3 离散PID控制 9 3.4 本章小结 10 第4章 基于元胞传输模型的PID控制器的设计 11 4.1 元胞传输模型 11 4.2 元胞传输模型的优化 12 4.3 基于元胞传输模型的PID控制器 13 4.4 本章小结 13 第5章 仿真研究 14 5.1 仿真背景 14 5.2 仿真结果 20 5.3 本章小结 31 结 论 32 参考文献 33 致 谢 34 第1章 绪论 1.1 课题背景 在现在这个时代，人民的物质需求和精神需求不断增加，要求的服务也是与日增长，其中一个特点就是体现在人民出行这一方面，所以人民对高速公路的也是具有比较高的要求，高速公路也面临着交通拥堵和交通安全的各个方面的问题，根据全球情况来看，。为了更加有效地去缓解交通拥堵的状况，一个方法是修建更多的高速公路，但是这往往占用更多的用地和使用更多的资源另一个方就是必须对交通量，。入口匝道控制，，，。 1.2 研究目的和意义 为了使交通流控制具有很好的时效性，就必须对交通流的参数进行研究，参数可以让交通流的控制得到及时的更新，让其状态趋向最佳，并且在实际应用中，交通流参数的控制对其效果明显。车流量、车流密度、车辆速度是基于高速公路模型的三大基本，三个参数的及时更新是让高速公路状态趋向最佳的必经之路。 本文的研究主要目的是围绕如何能将高速公路的最好的性能展现出来，，其中包括控制匝道车流量密度根据PID仿真来调节参数来达到高速公路的最佳状态，在MATLAB软件中运行来研究车流参数的变化，从而调节高速公路的作用 本文的研究具有重要的实际意义，原本的交通流量已经不能满足现在实际情况的需求，并且对高速公路缺乏研究，对车流量的控制不能得到及时的同步，造成了高速公路的拥堵的现象频繁，已经发挥不出预期高速的公路的作用。所以，如何将智能交通系统融入高速公路的控制之中已经成为一个世界的焦点，如何让耗费巨资的高速公路运行情况到达最佳的状态，也是成为了世界一个重要研究的。 1.3 文献1 在高速公路的讨论这一个方面进行了详细的探究，并且在对智能交通和匝道控制的基本方法做了很详细的说明，详细地说明了交通基础理论在高速公路、匝道口交通流的应用，并讨论如何将研究所得的控制方法运用于实际高速公路情况中，研究了当前交通和信息领域的热点问题。从人工智能及信息融合的角度研究交通控制问题，让其体现出了现代科学技术对高速公路的控制。 文献2 针对高速公路流量数据等参量呈现出的非线性、随机性强和高度不确定性问题，本文尝试使用PID的控制方法进行控制，调节参数的变化来尝试控制匝道的车流量变化，使得高速公路运行的状态可以最佳。并且因为PID控制器可以进行匝道参数的调节，所以可以令得高速公路的状态和运行趋向稳定状态。 文献3 关于元胞传输模型理论的首次提出和元胞传输模型的推论，并且将元胞传输模型运用于高速公路之中。利用交通流密度和车流量守恒定律运用于元胞传输模型之中，更加清晰的让高速公路流量、密度等参数表现出来。并且利用有效差分法对元胞传输模型进行改善，元胞传输模型更加拥有动态性，让元胞传输模型能够模拟交通流的一些典型的动力学特性。 文献4 元胞传输模型进行进一步的探究和元胞传输模型的实际应用进行的是否可行性的探究，对元胞传输模型改进的方法进行设想，并且实践改善元胞传输模型的方法，让其更加适应与高速公路的匝道控制，让高速公路的参数设定更加准确。 文献5 当代控制中，很多情况下，交通道路已经拥堵了，但是在控制系统中不能及时体现出来，所以降低了道路控制的效率，所以在原有的基础上率先进行匝道的控制，其控制主要目的缓解高速公路的压力，在汇入和驶离的情况进行控制，让其更具动态性和稳定性。 文献6 可以将高速公路当作一个系统，里面系统参数的变化确定了这个系统的效率，导致高速公路这个系统在数学建模这个方面难度会加大，所以尝试运行仿真，对高速公路进行一个仿真的设计，让其更加具有实际的运用方法，这样所得出来的结果具有很好的时效性和指导意义。 文献7 详细的解释了元胞传输模型的基本原理，并且根据LN-CTM数学模型，在MATLAB环境下建立交通流