【文章內(nèi)容簡介】 期望平均速度； t時刻駛出匝道流量； t時刻駛出匝道流量； t時刻元胞i的駛?cè)肓髁浚? t時刻元胞i的駛出流量； t時刻從元胞i1進入到元胞i的車輛數(shù)； 設置共有七段路段，每一條路段為1Km，其中在第二條路段和第六條設置為圖中的元胞傳輸模型，元胞傳輸模型的表達式為： (41)其中q代表車流量密度、v代表車輛速度、w代表激波系數(shù)。 元胞傳輸模型的優(yōu)化 在遲滯性元胞傳輸信息的情況下考慮交通流的預期性和適應性的相關特征，本文在改善元胞傳輸模型的情況下使用了元胞密度作為狀態(tài)量，則可以得出元胞i的密度傳輸?shù)囊?guī)律為： (42) t時刻時，離開元胞i的流量定義為： (43)其43中所表達的公式為： (44)上游平衡流量是上游元胞i的發(fā)送量，其發(fā)送量的最大值為元胞i中車輛的總數(shù)在一個時間步長內(nèi)進入i+1的總數(shù)，其極點流量的表達式為，下游的平衡流量是下游元胞i+1接收流量，接收的最大值為元胞i+1中t時刻的剩下了的容納空間，對應最大的流量為 ，為傳輸流量，是在預期性和適應性的特征的情況下得出的，從兩個部分線性組合而成的，速度調(diào)節(jié)的方式用來線性表達，密度的調(diào)節(jié)方式取用來表示，不過在實際的應用中，這兩種方式可能在不同的源頭調(diào)取，系統(tǒng)就會發(fā)出相應的路邊信息，這樣會大大的改善交通，可以提示前方密度信息的作用，可以讓駕駛員及時了解前方的道路信息而做出相應的選擇，也可以將兩個相鄰的元胞作為考慮，可以了解到其中的交通密度狀態(tài)，可以得出平均密度的估計值，再用密度對照的平衡交通流進行流量傳輸，為了避免這些因素所造成的影響，所以采用簡化的線性組合形式，因此該元胞傳輸模型更具有一般性。 基于元胞傳輸模型的PID控制器元胞傳輸模型所得出的速度，密度，流量等參數(shù)，在MATLAB設定，根據(jù)其元胞傳輸模型匝道口的地方變化參數(shù)設定線性關系，然后將得出來的參數(shù)結(jié)合模型運行與PID控制器之中，PID控制器的設定為： (45) (46) (47) (48)其中r為匝道口匯入車輛，e為誤差，pd和k為線性關系數(shù)據(jù)。 本章小結(jié)本章解說了元胞傳輸模型的原理和改善方法，也設計了元胞傳輸模型的參數(shù)的設定，還有如何結(jié)合元胞傳輸模型設計PID控制器，讓PID控制的參數(shù)進行自行調(diào)節(jié)，建立模型，最后得出相關的思路來設計程序。 第5章 仿真研究 仿真背景 根據(jù)第四章的設計思路來得出設計的程序，將一個路段分為七段，然后里面包含七個元胞，每個路段設計為1Km，其中在第二個元胞和第六個元胞里面各自包含了一個入口匝道和一個出口匝道，對七個路段的初始值設定元胞的初始密度，然后取用第四章的線性關系建立線性方程還有PID控制器。根據(jù)題目的要求，所設計的程序如下：clc。clear all。% 各元胞初始密度值p1(1)=。 % 元胞的初始密度，單位是：veh/km/lanep2(1)=。 % 元胞2含有一個入口匝道和一個出口匝道p3(1)=。p4(1)=。 % 擁擠路段p5(1)=。 p6(1)=。 % 元胞6含有一個入口匝道和一個出口匝道p7(1)=。 time(1)=1*20/60。 % 仿真時間步長為20秒，仿真步數(shù)為180步，總仿真時長為1 hour L=1。 % 每個元胞的長度均為1km，此處L代表1個元胞的長度為1kmqmax=2100。 % 通過元胞的最大流量為2100 veh/hour/lane pc=30。 % 臨界密度值（關鍵密度）pjam=90。 % 擁擠密度為km90veh/km/lane lane=2。 % 仿真對象為一段7km的雙向共4車道的高速公路,單向2車道v=70。 % 自由流速度70km/hour 計算方法：按照流量密度三角形模型 計算公式：v=qmax/pc=2100/30=70 km/hourw=35。 % 激波速度35km/hour 計算方法：按照流量密度三角形模型 計算公式：v=qmax/(pjampc)=2100/60=35 km/hour beta=。 % 出口分流系數(shù) delt_t=20/3600。 % delt_t=20/3600 單位為hourdelt_x=1。 % delt_x=1 單位為km q1(1)=min([v*p1(1) qmax w*(pjamp1(1))])。 % 流量密度關系計算公式q2(1)=min([v*p2(1) qmax w*(pjamp2(1))])。q3(1)=min([v*p3(1) qmax w*(pjamp3(1))])。q4(1)=min([v*p4(1) qmax w*(pjamp4(1))])。q5(1)=min([v*p5(1) qmax w*(pjamp5(1))])。q6(1)=min([v*p6(1) qmax w*(pjamp6(1))])。q7(1)=min([v*p7(1) qmax w*(pjamp7(1))])。 r2(1)=300。 % 從匝道2進入主線的流量初始值 300veh/hourr6(1)=700。 % 從匝道6進入主線的流量初始值 700veh/hour pd=。 % 期望密度值,單位為veh/km/lane x=30。y=30。 kp=20。 % PI控制的比例參數(shù)kpki=50。 % PI控制的積分參數(shù)ki for k=1:x pd2(k)=p2(1)+(pdp2(1))*(k1)/(x1)。endfor k=(x+1):180 pd2(k)=pd。end for k=1:y pd6(k)=p6(1)。endfor k=(y+1):(x+y) pd6(k)=p6(1)+(pdp6(1))*(ky)/x。endfor k=(x+y+1):180 pd6(k)=pd。end for k=1:179 f0(k)=1200。 % 主線輸入流量為1200veh/hour/lane f1(k)=min([v*p1(k) w*(pjamp1(k)) qmax])。 % 元胞傳遞流量,單位為veh/hour/lane f2(k)=min([v*p2(k) w*(pjamp2(k)) qmax])。 f3(k)=min([v*p3(k) w*(pjamp3(k)) qmax])。 f4(k)=min([v*p4(k) w*(pjamp4(k)) qmax])。 f5(k)=min([v*p5(k) w*(pjamp5(k)) qmax])。 f6(k)=min([v*p6(k) w*(pjamp6(k)) qmax])。 f7(k)=min([v*p7(k) w*(pjamp7(k)) qmax])。 s2(k)=beta/(1beta)*f2(k)。 % 從匝道2流出流量計算,單位為veh/hour s6(k)=beta/(1beta)*f6(k)。 % 從匝道6流出流量計算,單位為veh/hour p1(k+1)=p1(k)+(delt_t/delt_x)*(f0(k)f1(k))。 % 密度計算公式 單位：veh/km/lane q1(k+1)=min([v*p1(k+1) qmax w*(pjamp1(k+1))])。 % 流量計算公式 單位：veh/km/lane p2(k+1)=p2(k)+(delt_t/delt_x)*(f1(k)f2(k)+(r2(k)s2(k))/2)。 q2(k+1)=min([v*p2(k+1) qmax w*(pjamp2(k+1))])。