控制理論在交通流建模中的應用

交通流理論自提出以來就引起了國內外廣大學者的關注，並取得了若干重要成果。在交通流理論不斷發展過程中，控制的思想便在諸多學者的論文中“若隱若現”。《控制理論在交通流建模中的應用》梳理了交通流理論發展過程中的重要文獻，淺析其中的“控制”元素，詳細介紹了外部條件對交通流運行的控制作用，將經典控制理論、現代控制理論以及離散控制方法引入交通流跟馳控制系統。

叢書序
前言
第1章 緒論1
1.1交通流控制1
1.2交通流理論的發展2
1.3研究展望3

第一篇 交通流模型的控制元素
第2章 流體力學模型的控制元素及分析7
2.1流體力學模型起源及初期發展7
2.1.1LWR模型7
2.1.2PW模型8
2.2流體力學模型中的控制元素8
2.2.1速度梯度模型8
2.2.2平均場速度差控制效應9
2.2.3有界理性和膽小激進駕駛行為控制效應11
2.3本章小結13
第3章 跟馳模型的控制元素及分析14
3.1跟馳模型的發展與控制“端倪”14
3.2全廣義很優速度模型15
3.2.1數學模型15
3.2.2控制效果對比18
3.2.3線性穩定性分析20
3.2.4非線性分析22
3.2.5模擬分析27
3.3混合很優速度模型30
3.3.1數學模型30
3.3.2線性穩定性分析32
3.3.3模擬分析34
3.4本章小結37
第4章 格子交通流模型的控制元素及分析38
4.1格子交通流模型的發展與控制“端倪”38
4.2廣義格子交通流模型39
4.2.1數學模型39
4.2.2線性穩定性分析43
4.2.3改進的KdV方程44
4.2.4模擬分析48
4.3後視效應格子交通流模型50
4.3.1數學模型50
4.3.2線性穩定性分析52
4.3.3模擬分析55
4.4本章小結57

第二篇 交通流的外部控制作用
第5章 斜坡道路條件對交通流的控制作用61
5.1研究基礎61
5.2考慮斜坡控制效應的跟馳模型62
5.2.1數學模型62
5.2.2線性穩定性分析63
5.2.3非線性分析與孤立子解65
5.2.4斜坡條件對交通流穩定性以及孤立子波的控制作用68
5.3考慮斜坡控制效應的格子交通流模型78
5.3.1數學模型78
5.3.2線性分析80
5.3.3非線性分析與孤立子解81
5.3.4斜坡條件對孤立子波的控制作用模擬分析83
5.4斜坡控制效應對車輛能量消耗的影響87
5.4.1能量消耗模型87
5.4.2坡度條件對交通流能量消耗的控制分析88
5.5本章小結92
第6章 彎道條件對交通流的控制作用.93
6.1彎道交通流模型93
6.2線性穩定性分析95
6.3非線性分析98
6.4彎道條件對交通流的穩定性控制作用100
6.5彎道條件對交通流的能量消耗的控制作用103
6.6本章小結106
第7章 信號燈對交通流的控制作用108
7.1主幹路信號燈協調控制策略108
7.2信號燈控制下的主幹路交通流跟馳模型110
7.2.1模型改進110
7.2.2模擬分析112
7.3信號燈控制下的車輛運行模式114
7.3.1車輛運行模式114
7.3.2車輛運行模式判別116
7.4交通流污染物排放模型117
7.5主幹路信號燈對交通流排放的控制作用120
7.5.1週期時長對交通流的控制作用分析121
7.5.2綠信比對交通流的控制作用分析123
7.5.3相位差對交通流的控制作用分析125
7.6本章小結128

第三篇 交通流跟馳系統控制器的設計與分析
第8章 經典補償法在交通流跟馳系統中的應用131
8.1基於控制理論的交通流跟馳系統分析131
8.1.1跟馳系統的控制理論分析131
8.1.2穩定性分析133
8.1.3時域、頻域分析134
8.2速度回饋控制策略對交通流跟馳系統的性能改善135
8.2.1速度回饋模型135
8.2.2穩定性分析135
8.2.3時域、頻域分析136
8.2.4模擬分析138
8.3比例微分控制策略對交通流跟馳系統的性能改善139
8.3.1比例微分模型139
8.3.2穩定性分析140
8.3.3時域、頻域分析141
8.3.4模擬分析142
8.4混合補償控制策略對交通流跟馳系統的性能改善143
8.4.1混合補償模型143
8.4.2穩定性分析144
8.4.3時域、頻域分析145
8.4.4模擬分析146
8.5串聯補償控制策略對交通流跟馳系統的性能改善153
8.5.1串聯校正設計153
8.5.2時域、頻域分析155
8.5.3週期性邊界條件模擬分析158
8.5.4開放性邊界模擬分析161
8.6本章小結163
第9章 狀態空間法在交通流跟馳系統中的應用164
9.1狀態空間概述164
9.1.1狀態空間的基本概念164
9.1.2基於傳遞函數方框圖的動態方程166
9.2狀態空間法的應用169
9.3穩定性分析171
9.4時域、頻域分析172
9.5數值模擬分析175
9.5.1數值模擬實驗一175
9.5.2數值模擬實驗二181
9.5.3數值模擬實驗三187
9.6本章小結189
第10章 離散控制理論在交通流跟馳系統中的應用190
10.1離散控制方法概述190
10.1.1離散控制系統的基本概念190
10.1.2Z變換191
10.1.3脈衝傳遞函數192
10.1.4離散系統的穩定性分析193
10.2基於Newell模型的離散系統控制分析194
10.2.1Newell模型離散控制分析.194
10.2.2穩定性分析196
10.2.3回饋控制方案設計197
10.2.4模擬分析201
10.3基於很優速度模型的離散系統控制分析204
10.3.1很優速度模型離散控制分析204
10.3.2穩定性分析206
10.3.3控制策略的設計209
10.3.4模擬分析211
10.4本章小結213

參考文獻214
《交通與資料科學叢書》書目219