面向下游瓶颈的交通拥堵极值搜索控制
最优化与控制
2019-04-10 v1 偏微分方程分析
摘要
本文针对具有下游瓶颈的高速公路交通提出了边界控制方法。在高速公路路段出口处存在通行能力下降的 traffic 现象是导致交通瓶颈问题的常见原因。通行能力下降可能由车道减少、丘陵、隧道、桥梁或道路曲率引起。若入口交通流保持不变，由于出口交通超出其通行能力，瓶颈上游将形成交通拥堵。因此，调节该路段的入口交通流以使瓶颈处出口交通能以最大流率疏散十分重要。高速公路路段上的交通密度由 Lighthill-Whitham-Richards (LWR) 宏观偏微分方程 (PDE) 模型描述。为防止瓶颈上游形成交通拥堵，控制路段入口的流入量，使密度达到最优以最大化出口流且不超出出口通行能力。在瓶颈区域，由基本图描述的密度与交通流关系假定为未知。我们采用带延迟补偿的极值搜索 (ES) 控制处理该 LWR PDE 问题。ES 控制是一种基于非模型的实时优化方法，用于为未知基本图寻找最优密度。提出一种预测反馈控制设计以补偿高速公路路段中交通动态的延迟效应。最后，仿真结果在具有未知基本图的非线性 LWR 模型上验证了控制器的期望性能。
引用
@article{arxiv.1904.04315,
title = {Extremum Seeking for Traffic Congestion Control with a Downstream Bottleneck},
author = {Huan Yu and Shumon Koga and Tiago Roux Oliveira and Miroslav Krstic},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.04315},
year = {2019}
}