非線性理論第八講ppt課件-在線瀏覽
2025-03-04 15:54本頁面
【正文】 ACC系統(tǒng)中的應(yīng)用 （ 1） ? 交通流理論是研究交通流狀態(tài)隨時間和空間變化規(guī)律的模型和方法體系。 ? 物理學(xué)家指出，交通系統(tǒng)可以看作一個由 多個自驅(qū)動粒子組成 的復(fù)雜系統(tǒng)，把行進著的車輛和行人看成自行驅(qū)動的“ 粒子 ” ，交通流與光線一樣，既有粒子性又有波動性，因此，可以從 宏觀和微觀 的視角加以描述； ? 物理學(xué)家還指出，交通網(wǎng)絡(luò)是一種 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò) ，由于構(gòu)成成分的多樣性（客車、轎車、非機動車、行人）和運行的 隨機性 ，與一般的大網(wǎng)絡(luò)相比，其復(fù)雜性絕不遜色。 ? 近年來，研究的結(jié)果指出，對交通流理論的研究最重要的是能夠描述交通系統(tǒng)中觀察到的非線性現(xiàn)象。在物理學(xué)家眼里，它們可類比為氣相、液相、固相這三個相，各相之間可以發(fā)生 “ 相變 ” ，到了某個臨界密度，相變就要發(fā)生。 ? 交通系統(tǒng)的相變中也存在著 回滯 （ hysteresis： 交通流量隨密度變化的回路特性）、 成簇 （ clustering： 擁堵集簇的形成）、 相分離 （ phase separation： 交通流態(tài)時斷時續(xù)）等現(xiàn)象。 ? 當(dāng)流體力學(xué)家審視交通系統(tǒng)時，自然地把交通流看作運動流體，其中充斥著各種 密度波 ：在交叉口出現(xiàn)的擁堵車隊就是 “ 交通激波 ” ，綠燈一亮，車隊疏解，就出現(xiàn)了 “ 交通稀疏波 ” ，一般以固定速度向后傳播；在形成交通擁堵之前，一定會出現(xiàn)非線性失穩(wěn)現(xiàn)象，然后涌現(xiàn)各種各樣的“ 交通孤立波 ” ：為力學(xué)、物理學(xué)界熟知的 KdV孤立波、mKdV孤立波（紐結(jié)－反紐結(jié)孤立波）等等。 在德國高速公路 A43上測得的交通流量 — 密度關(guān)系 基本圖 2) 實測的流量密度關(guān)系是間斷的，看起來像是一個反 ?。 1) 在密度為 0時，流量為 0；當(dāng)?shù)缆飞洗嬖谥旅芏氯麜r，流量也為 0；在中間密度范圍內(nèi)流量存在一個最大值。 流量密度關(guān)系與回滯現(xiàn)象（ 2） ? 回滯現(xiàn)象 1) 自由流區(qū)和擁擠區(qū)不是完全孤立的，二者之間存在著一個相互重疊的部分，這一區(qū)域被稱為亞穩(wěn)態(tài)區(qū)。亞穩(wěn)區(qū)的存在導(dǎo)致了回滯現(xiàn)象的發(fā)生。 交通相 ? 自由流相 每輛車均以期望速度運動，因此，車流量隨車輛密度線性增加 ? 同步流相 ? 寬運動堵塞流相 交通相變 交通流的相變過程是一個十分復(fù)雜的過程 ? 它是指交通流狀態(tài)在不同交通相（包括自由流相、同步流相及交通堵塞流相）之間的 轉(zhuǎn)變過程 。一般來說，交通流的相變過程是一種臨界現(xiàn)象， 車輛密度 是影響交通流相變的一個重要因素。 有匝道的道路系統(tǒng)中的相變 交通相變的形式 ? 從自由流到同步流的相變； ? 從自由流到寬運動堵塞的相變； ? 自由流 ?同步流 ? 同步流中的收縮效應(yīng) （ pinch effect） ?窄堵塞 ?窄堵塞逐漸融合為寬運動堵塞 混沌與分岔現(xiàn)象 ? Chaos and headway distribution of shuttle buses that pass each other freely Physica A 323 (2022) 686 – 694 ? A Nonlinear Temporal Headway Model of Traffic Dynamics Nonlinear Dynamics 16: 127–151, 1998. Original model: New model: 自組織現(xiàn)象 ?自組織是指系統(tǒng)通過系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)之間的非線性相互作用，在一定的條件下，自發(fā)產(chǎn)生在時間、空間和功能上穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。較為典型的是行走波的形成，也就是向后傳播的堵塞波。 密度波 ? 在交通過程中，交通暢行、堵塞是交替發(fā)生的，類似于波動現(xiàn)象，可以用密度（或車間距等）隨時間（或空間）的變化來表示各種類型的密度波。 OV模型 ? 模型描述： ? 穩(wěn)態(tài)： ? 穩(wěn)定性條件： 12V 39。 ? 為了使車輛能夠自動預(yù)防交通碰撞事故，設(shè)計人員在汽車上安裝了各種主動安全裝臵，例如測距雷達(dá)和后視鏡盲點探測器等，這些裝臵在必要時可以通過聲光的形式提醒駕駛者，并通過車載系統(tǒng)自動對車速和車輛間距等行車數(shù)據(jù)進行調(diào)整，從而有效地避免交通事故的發(fā)生。 概述 3 ? 在寶馬 E90新 3系轎車上，就選裝了由德國博世公司提供的駕駛輔助系統(tǒng) —— 自適應(yīng)巡航控制 (ACC)系統(tǒng)，寶馬新 3系是應(yīng)用這項技術(shù)的第一款中型轎車。 ? 駕駛員可通過設(shè)臵在儀表盤上的人機交互界面(MMI)啟動或清除自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng) ? 啟動 ACC 系統(tǒng)時，要設(shè)定主車在巡航狀態(tài)下的車速和與目標(biāo)車輛間的安全距離，否則 ACC系統(tǒng)將自動設(shè)臵為默認(rèn)值，但所設(shè)定的安全距離不可小于設(shè)定車速下交通法規(guī)所規(guī)定的安全距離 ? 當(dāng)主車前方無行駛車輛時，主車將處于普通的巡航行駛狀態(tài)， ACC 系統(tǒng)按照設(shè)定的行駛車速對車輛進行勻速控制 ? 當(dāng)主車前方有目標(biāo)車輛，且目標(biāo)車輛的行駛速度小于主車的行駛速度時， ACC系統(tǒng)將控制主車進行減速，確保兩車間的距離為所設(shè)定的安全距離 ? 當(dāng) ACC 系統(tǒng)將主車減速至理想的目標(biāo)值之后采用跟隨控制，與目標(biāo)車輛以相同的速度行駛 ? 當(dāng)前方的目標(biāo)車輛發(fā)生移線，或主車移線行駛使得主車前方又無行駛車輛時， ACC系統(tǒng)將對主車進行加速控制，使主車恢復(fù)至設(shè)定的行駛速度。 ? 當(dāng)駕駛員參與車輛駕駛后， ACC 系統(tǒng)將自動退出對車輛的控制 ? 雷達(dá)用以探測主車前方的目標(biāo)車輛，并向 ACC ECU提供主車與目標(biāo)車輛間的相對速度、相對距離、相對方位角度等信息 ? ACC ECU 根據(jù)駕駛員所設(shè)定的安全車距及巡航行駛速度，結(jié)合雷達(dá)傳送來的信息確定主車的行駛狀態(tài) ? 當(dāng)兩車間的距離小于設(shè)定的安全距離時， ACC ECU 計算實際車距和安全車距之比及相對速度的大小，選擇減速方式；同時通過報警器向駕駛員發(fā)出警報，提醒駕駛員采取相應(yīng)的措施
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