复杂网络与交通控制.ppt

姓名：李岱学号：2011311030101方向：智能交通课题名称：区域交通信号网络牵制控制技术及一致性研究指导教师：王力城市交通拥堵问题日益引起了人们的关注，寻找利用交通控制系统来更有效地疏导城市车辆、减少堵塞，是一项具有巨大而有现实意义的工作。城市交通流控制目前存在许多难点，主要体现在三个方面：1.不同的城市，交通流模型的结构和参数不同。2.交通流模型的分布与时变特性。3.城市交通流系统是个多任务实时在线系统，必须保证系统在动态运行过程中的正确性与可靠性。多智能体(Agent)系统以“分而治之”的方法管理复杂系统。而交叉口信号控制在空间上是分布的，因此，多智能体技术适合应用于交通信号控制。总的来说，使用多智能体技术来控制交通信号网络具有以下优点：•第一，多智能体系统降低了交通控制系统的复杂性。•第二，多智能体系统中，每个智能体具有独立性和自主性。•第三，智能体之间能够相互通讯，相互辅助，并行协调控制问题。•第三，多智能体系统具有良好的模块性，易于扩展、设计简单灵活。•第四，多智能体系统可为纷乱繁杂的交通控制系统提供一种统一的模型。•第五，遇到交通流的冲突问题时，多个智能体可以协商解决相互之间的冲突，以达到共同的交通控制目标。1、以城市交通流网络的控制为目标，结合多智能体在交通网络控制中应用的现状，对现有的算法和系统进行研究并加以改善，构建基于多智能体的城市交通网络控制系统模型。2、将牵制控制思想应用于构建出的城市交通网络控制系统模型，通过控制单个或少量节点，即可实现所有路口的某些参数趋同，达到网络全局的一致性。3、利用复杂网络的稳定性分析法，分析基于多智能体的路网模型的稳定性，以使达到更稳定的控制效果。当交通流的出现变化或波动，导致动态子区划分发生改变时，能够保证路网的稳定性和交通实体的状态不受影响。本课题的研究内容：交通控制多智能体系统的框架交通控制多智能体系统的框架完全分布式分层递阶式每个受控路口或节点都是一个Agent，它们能够凭借其自身的自治能力对本路口进行控制；或者和相邻交叉口Agent的协调，依靠它们相互间的协作进行控制，没有区域控制及中央控制器。分层递阶的多智能体控制系统采用多级递阶的层次结构，每一级都由功能、结构类似的智能体组成，有路口控制级、子区控制级及中央控制级Agent。每个主体都有一定的自主性，但又不完全独立。完全分布式分层递阶式而在本课题研究的城市交通网络的控制中，更多的是要考虑整个路网的堵塞和延迟情况，而不是单个路口或临近几个路口组成的小片区域。因此，更加注重全局利益的分层递阶式的模型框架，更适合应用于本课题的区域交通控制网络，本课题将尝试使用分层递阶式的模型框架来建模。在交通控制领域中，一个包含有几百上千个路口和路段的交通网络就可以看成一种复杂网络。在这个复杂网络中，基于图论的相关知识，路口可以看作为网络的节点，而路段则可以看作网络的边，车流的方向可以看作有向图中的方向，而其它信息例如信号灯的配时、车辆的速度、排队长度、路口的占有率等都可以看作复杂网络中节点与节点之间传递的各种信息。交通控制与复杂网络复杂网络北京的路网在一个基于多智能体的交通控制网络中，每个智能体即为节点，它们经常要在车辆密度、车辆行驶速度、排队长度等参数上与其余智能体趋于相同，这就是一致的概念在基于多智能体的交通控制网络中的应用。因此，要想达到整个区域内交通控制网络达到一致，使得区域交通控制能够达到更好的效果，离不开对复杂网络一致性的深入研究。只有复杂网络理论与基于多智能体的交通控制模型相结合，才能够更好地判断区域交通控制网络的一致性，消除各个路口之间控制策略的混乱繁杂。交通网络的一致性研究交通控制网络的稳定性与动态子区的划分对于一个拥有上千个交叉口的特大型城市而言，通常需要根据各个路口控制策略和交通流特性的不同，将整个交通路网划分为不同的交通控制子区，以每个子区为单位实施智能优化与控制。同时，随着实时交通状况的变化，路网的子区划分方式和结果也应相应地发生改变，以适应城市交通流的快速变化。基于多智能体的交通控制网络是一种复杂网络，当交通流出现变化或波动时，动态子区划分将会发生改变，那么，网络的社区划分将如何改变，怎样改变，才能保证交通流的一致性和稳定性不受太大影响，交通控制网络能否重新达到同步稳定或收敛的状态？本课题将尝试使用社区划分理论和模块度理论对交通控制网络的动态子区划分进行分析。开始分析路网交通流特性建立基于多智能体的交通控制模型否算法研究达到控制目标？是结束否复杂网络社区划分理论控制网络模型一致性分析控制网络子区的动态划分复杂网络稳定性理论与牵制控制思想仿真仿真结果分析模型优化图论技术路线：