[發明專利]衰減記憶去偽控制的交通信號自適應迭代學習控制方法

在審

• 申請號: 202010746700.0
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111951574A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 閆飛;仇江辰;田建艷;李浦
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G08G1/07
• 分類號: G08G1/07;G06F17/10
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 王軍

本發明涉及一種衰減記憶去偽控制的交通信號自適應迭代學習控制方法，將衰減記憶去偽控制與迭代學習控制相結合，克服了傳統信號控制方案的技術不足，以交通流的重復特性為切入點采用開閉環PD型迭代學習控制，針對交通流歷史數據對當前實時狀態的影響會隨著時間的推移不斷降低，提出在去偽控制性能指標函數中增加衰減記憶函數，實現閉環學習律的動態變化，提高迭代學習的準確性，從而改善路網的通行效率。

技術領域

本發明涉及城市交通信號控制技術領域，更具體地說，涉及一種衰減記憶去偽控制的交通信號自適應迭代學習控制方法。

背景技術

隨著社會科技的不斷進步發展，人們的生活出行范圍不斷擴張，物質生活的提高促使人們追求質量更高的精神生活，但這些變化都將依托于城市交通系統而實現，因此使得城市規劃者更加注重交通的基礎建設。但是，在新發展形勢下城市交通也出現了許多新的問題，各類城市交通問題交叉混合給交通管理部門帶來嚴重挑戰，諸如交通擁堵、環境污染，多樣的出行方式如何協調，新能源的交通應用，智能化的交通系統等。加強城市路網交通的多樣性發展，快速地發現交通擁堵問題并采取有效手段是當前交通問題的重中之重。

城市交通信號控制的先進水平直接影響道路交叉口的通行狀況，通過調節信號配時方案進而及時的改變實時交通流，使得交叉口各進口道的車流量保持均衡，可極大地改善交叉口通行狀況，提高路網的整體通行效率。為了充分利用現有的交通基礎設施和交通流的重復特性，申請人利用僅通過系統的輸入輸出數據便可構造控制器進行交通信號優化的迭代學習控制方法，以及一種可針對輸入輸出數據對控制器進行切換的去偽控制算法，并添加衰減記憶因子實現數據權重隨時間變化的目標，提出一種基于衰減記憶去偽控制的交通信號自適應迭代學習控制方法。本發明有效地結合了迭代學習控制和衰減記憶去偽控制的優點，僅利用現有的交通基礎設施和實時交通流信息對交通信號進行優化，能夠有效地改善路網的通行效率。

發明內容

本發明的主要目的在于克服傳統信號控制方案的技術不足，以交通流的重復特性為切入點提出開閉環PD型迭代學習控制，由于交通流的實時變化導致系統結構會發生一定變化，固定的閉環學習律不能實現最佳的迭代效果，并針對交通流歷史數據對當前實時狀態的影響會隨著時間的推移不斷降低，提出在去偽控制性能指標函數中增加衰減記憶函數，實現閉環學習律的動態變化，提高迭代學習的準確性，從而改善路網的通行效率。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種衰減記憶去偽控制的交通信號自適應迭代學習控制方法，包括：

1.對研究區域的交通流進行建模并建立相應的狀態空間方程，標明狀態向量、控制向量、系統輸出及狀態矩陣和輸出矩陣的內容含義，根據實際交通情況設置相關參數；其中，所述相關參數至少包括有效綠燈時長、信號周期、車輛轉向率及飽和流量參數；

2.根據交通系統的重復特性，利用系統當前次輸出誤差和前一次輸出誤差，采用開閉環迭代學習控制算法對交通信號進行控制優化；

3.對步驟2中提到的開閉環迭代學習控制律進行優化，根據實際交通流情況，利用衰減記憶去偽控制方法優化迭代學習控制的閉環控制律，達到自適應迭代學習控制的目的；

4.根據步驟3基于衰減記憶去偽控制的交通信號迭代學習計算得到綠燈時間，并將之設置為路網信號，使得各交叉口的排隊長度趨于均衡，達到理想狀態。

其中，在步驟1中對研究區域的交通流進行建模并建立相應的狀態空間方程的步驟中，包括以下步驟：