控制理论在交通流建模中的应用

交通流理论自提出以来就引起了国内外广大学者的关注，并取得了若干重要成果。在交通流理论不断发展过程中，控制的思想便在诸多学者的论文中“若隐若现”。《控制理论在交通流建模中的应用》梳理了交通流理论发展过程中的重要文献，浅析其中的“控制”元素，详细介绍了外部条件对交通流运行的控制作用，将经典控制理论、现代控制理论以及离散控制方法引入交通流跟驰控制系统。

丛书序
前言
第1章绪论1
1.1交通流控制1
1.2交通流理论的发展2
1.3研究展望3
第一篇交通流模型的控制元素
第2章流体力学模型的控制元素及分析7
2.1流体力学模型起源及初期发展7
2.1.1LWR模型7
2.1.2PW模型8
2.2流体力学模型中的控制元素8
2.2.1速度梯度模型8
2.2.2平均场速度差控制效应9
2.2.3有界理性和胆小激进驾驶行为控制效应11
2.3本章小结13
第3章跟驰模型的控制元素及分析14
3.1跟驰模型的发展与控制“端倪”14
3.2全广义很优速度模型15
3.2.1数学模型15
3.2.2控制效果对比18
3.2.3线性稳定性分析20
3.2.4非线性分析22
3.2.5仿真分析27
3.3混合很优速度模型30
3.3.1数学模型30
3.3.2线性稳定性分析32
3.3.3仿真分析34
3.4本章小结37
第4章格子交通流模型的控制元素及分析38
4.1格子交通流模型的发展与控制“端倪”38
4.2广义格子交通流模型39
4.2.1数学模型39
4.2.2线性稳定性分析43
4.2.3改进的KdV方程44
4.2.4仿真分析48
4.3后视效应格子交通流模型50
4.3.1数学模型50
4.3.2线性稳定性分析52
4.3.3仿真分析55
4.4本章小结57
第二篇交通流的外部控制作用
第5章斜坡道路条件对交通流的控制作用61
5.1研究基础61
5.2考虑斜坡控制效应的跟驰模型62
5.2.1数学模型62
5.2.2线性稳定性分析63
5.2.3非线性分析与孤立子解65
5.2.4斜坡条件对交通流稳定性以及孤立子波的控制作用68
5.3考虑斜坡控制效应的格子交通流模型78
5.3.1数学模型78
5.3.2线性分析80
5.3.3非线性分析与孤立子解81
5.3.4斜坡条件对孤立子波的控制作用仿真分析83
5.4斜坡控制效应对车辆能量消耗的影响87
5.4.1能量消耗模型87
5.4.2坡度条件对交通流能量消耗的控制分析88
5.5本章小结92
第6章弯道条件对交通流的控制作用.93
6.1弯道交通流模型93
6.2线性稳定性分析95
6.3非线性分析98
6.4弯道条件对交通流的稳定性控制作用100
6.5弯道条件对交通流的能量消耗的控制作用103
6.6本章小结106
第7章信号灯对交通流的控制作用108
7.1主干路信号灯协调控制策略108
7.2信号灯控制下的主干路交通流跟驰模型110
7.2.1模型改进110
7.2.2仿真分析112
7.3信号灯控制下的车辆运行模式114
7.3.1车辆运行模式114
7.3.2车辆运行模式判别116
7.4交通流污染物排放模型117
7.5主干路信号灯对交通流排放的控制作用120
7.5.1周期时长对交通流的控制作用分析121
7.5.2绿信比对交通流的控制作用分析123
7.5.3相位差对交通流的控制作用分析125
7.6本章小结128
第三篇交通流跟驰系统控制器的设计与分析
第8章经典补偿法在交通流跟驰系统中的应用131
8.1基于控制理论的交通流跟驰系统分析131
8.1.1跟驰系统的控制理论分析131
8.1.2稳定性分析133
8.1.3时域、频域分析134
8.2速度反馈控制策略对交通流跟驰系统的性能改善135
8.2.1速度反馈模型135
8.2.2稳定性分析135
8.2.3时域、频域分析136
8.2.4仿真分析138
8.3比例微分控制策略对交通流跟驰系统的性能改善139
8.3.1比例微分模型139
8.3.2稳定性分析140
8.3.3时域、频域分析141
8.3.4仿真分析142
8.4混合补偿控制策略对交通流跟驰系统的性能改善143
8.4.1混合补偿模型143
8.4.2稳定性分析144
8.4.3时域、频域分析145
8.4.4仿真分析146
8.5串联补偿控制策略对交通流跟驰系统的性能改善153
8.5.1串联校正设计153
8.5.2时域、频域分析155
8.5.3周期性边界条件仿真分析158
8.5.4开放性边界仿真分析161
8.6本章小结163
第9章状态空间法在交通流跟驰系统中的应用164
9.1状态空间概述164
9.1.1状态空间的基本概念164
9.1.2基于传递函数方框图的动态方程166
9.2状态空间法的应用169
9.3稳定性分析171
9.4时域、频域分析172
9.5数值仿真分析175
9.5.1数值仿真实验一175
9.5.2数值仿真实验二181
9.5.3数值仿真实验三187
9.6本章小结189
第10章离散控制理论在交通流跟驰系统中的应用190
10.1离散控制方法概述190
10.1.1离散控制系统的基本概念190
10.1.2Z变换191
10.1.3脉冲传递函数192
10.1.4离散系统的稳定性分析193
10.2基于Newell模型的离散系统控制分析194
10.2.1Newell模型离散控制分析.194
10.2.2稳定性分析196
10.2.3反馈控制方案设计197
10.2.4仿真分析201
10.3基于很优速度模型的离散系统控制分析204
10.3.1很优速度模型离散控制分析204
10.3.2稳定性分析206
10.3.3控制策略的设计209
10.3.4仿真分析211
10.4本章小结213
参考文献214
《交通与数据科学丛书》书目219