文档介绍：北京交通大学
博士学位论文
近似动态规划方法及其在交通中的应用
姓名:齐驰
申请学位级别:博士
专业:交通信息工程及控制
指导教师:侯忠生
201111
中文摘要论文研究了近似动态规划方法及其在交通中的应用,丰富和完善了近似动态规划理论。论文主要研究内容和创新点总结如下:一、提出了一种近似动态规划网络优化加速算法。在权值调整期间加入前期权值信息,增强了训练的稳定性:使用迭代算法进行加速,使网络训练较快地收敛,有效地解决了传统神经网络收敛慢的缺点,在此基础上,给出了一种基于数值计算的近似动态规划改进方法,仿真结果表明该方法误差稳步下降,没有出现椒ㄖ姓竦吹南窒螅掖锏绞樟参榷ǖ乃俣雀臁此外,提出了一种权值初始值复合修正法,仿真结果表明,与权值初始值随机设定方法相比,该方法提高了近似动态规划方法的学习成功率;二、研究了快速路交通流模型参数辨识方法。针对交通流模型的强非线性、不确定性等特点,提出了基于近似动态规划的交通流模型参数辨识算法。该算法具有自学习和自适应的特性,不依赖于被控对象的解析模型,严格的理论推导证明了这种参数辨识方案的收敛性,仿真结果验证了该算法的有效性;三、研究了快速路短时交通流预测方法。针对指数平滑法缺乏有效的参数选取方法,提出了一种基于近似动态规划方法的自适应单指数平滑法,结合实际交通流数据对指数平滑系数进行优化,使其随预测过程自动更新,从而保证了预测的实时性、准确性。严格的理论推导证明了这种预测方法的收敛性,仿真结果验证了算法的有效性;四、研究了城市交叉口均衡控制的最优信号配时问题。针对过饱和交叉口提出了排队长度均衡的控制目标,设计了基于排队长度均衡的两相位和三相位绿灯时间近似动态规划控制算法。仿真结果表明基于近似动态规划的控制算法可以根据实时交通车流信息实现绿灯时间的自适应调整,克服了定时控制不能随着流量的变化而分配绿灯时间的缺点。此外,以三相位交叉口最优信号配时为例,讨论了神经网络权值初始值对算法收敛结果的影响;五、研究了快速路系统中单入口匝道以及多入口匝道基于近似动态规划的控制算法。针对交通流强非线性、不确定性等特点,设计了基于近似动态规化的控制器,避开了交通流建模难的问题。仿真结果表明控制器具有良好的暂态性能,能够适应实时变化的交通状况,平滑交通流,在一定程度上缓解了交通拥堵。关键词:近似动态规划;参数辨识;短时交通流预测;信号优化配时;匝道控制。分类号綯
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致谢本文工作是在导师侯忠生教授的悉心指导下完成的,论文从选题、研究方案制定、研究内容、论文撰写到定稿的整个过程中,始终受到侯老师的全面指导。导师严谨求实的治学态度、敏锐的科学思维和丰富的学术研究经验使我终身受益。导师对论文内容和深度提出的高标准和严要求,使我能够以严谨而认真的科研态度从事以后的科研工作;同时导师的忘我敬业精神也将是我以后学习和研究中坚持不懈的精神支柱。值此论文完成之际,谨向侯老师表示最诚挚的感谢和最崇高的敬意衷心感谢作者所在的先进控制系统研究所的全体成员给予的帮助。实验室浓厚的学术氛围、激烈的学术讨论和良好的协作精神帮助作者克服了论文研究过程中遇到的许多困难。在北京交通大学学习及撰写论义期间,得到了同窗金尚泰、李星毅、王轶、赵明、殷辰垫、⑿窕缘韧Т罅Π镏窃谖业穆畚男醋鞴讨刑岢隽诵矶宝贵的建议,提高了论文的整体水平,在此向他们表达作者的感激之情。此外,衷心感谢我的家人在整个论文写作期间给予我的大力支持与帮助。在二十多年的求学生涯巾,我的家人时刻伴随着我、激励着我。我的家人对我的不断关心和鼓励是我学习的动力,使我克服困难,顺利完成学业。衷心感谢本文所有参考文献的作者在他们的研究领域所作的卓越贡献。没有他们前期的杰出工作,论文的顺利完成将会增加许多困难。最后,谨向所有给予我关心和帮助的老师、同学和朋友致以最诚挚的谢意
髀言引在现代科学技术领域中,自动控制技术发挥着越来越重要的作用,在航空航天、导航制导、工业控制、交通管理、生物医学、经济管理等众多社会生活领域中已成为不可或缺的重要组成部分。在工程实际应用中,由于控制目标和对象实际输出之间的误差是容易获取的,因而基于误差来消除误差的原形刂破髟工业控制中得到了广泛的应用。但随着科学技术的发展,复杂工业过程普遍存在着不确定、多变量强耦合、强非线性、纯滞后、状态不完全可测、运行工况变化频繁等特性,而且大的干扰还经常发生,对付这样的被控对象,刂破骶拖缘无能为力了。由此人们企图采用现代控制理论来解决这些问题,在现代控制理论方法中,数学模型的建立是分析和设计控制系统的前提,由于控制对象的复杂性,无法建立起精确的数学模型描述实际控制对象的所有细节,所以在实