基于性能-屏障事件触发的交通流 PDE 控制
系统与控制
2025-03-10 v3 系统与控制
摘要
为通过在公路段下游边界施加可变限速(VSL) 来稳定交通流中的停积-波动, 我们引入事件触发型 PDE backstepping 设计, 采用最新提出的性能-屏障事件触发控制(P-ETC)概念。我们的设计针对线性化的双曲型 Aw-Rascle-Zhang (ARZ) PDE, 其描述交通速度和密度。与连续反馈相比, ETC 提供分段恒定的 VSL 命令-更可能被人类驾驶员遵守。不同于现有的常规 ETC (R-ETC), 我们的性能-屏障(P-ETC)方法允许 Lyapunov 函数增加, 只要其保持在性能屏障以下，结果为较少的控制更新。为减轻 VSL 持续监控触发函数的需求, 我们还开发了周期事件触发(PETC)和自触发(STC)两种 R-ETC 和 P-ETC 的版本。这些分别称为 R/P-PETC 和 R/P-STC, 我们证明它们都保证无 Zeno 行为以及在空间 范数下的指数收敛。通过对比仿真, 我们展示了性能-屏障设计在交通指标(驾驶员舒适性、安全性、行程时间、燃油消耗)方面的优势。该提议算法相对于无 VSL 的驾驶员行为, 在不适感上几乎减半; 相对于 R-ETC 频繁切换的 VSL 计划, 在驾驶员安全性提升三倍, 以平均驻留时间衡量。
引用
@article{arxiv.2501.00722,
title = {Performance-Barrier Event-Triggered PDE Control of Traffic Flow},
author = {Peihan Zhang and Bhathiya Rathnayake and Mamadou Diagne and Miroslav Krstic},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.00722},
year = {2025}
}