交通监控系统课件.ppt
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1、第二章 交通监控系统本章内容 高速公路交通监控系统的分类高速公路交通监控系统的分类1自动控制基本原理概述自动控制基本原理概述2交通干扰分析交通干扰分析3交通监控系统的常用控制方法交通监控系统的常用控制方法4高速公路监控系统分类 高速公路监控系统收费监控道路监控高速公路监控系统分类收费监控系统主要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况。收费车道通过的车辆类型、收费员的操作过程。收费过程中的突发事件和特殊事件进行观察和记录,实施有效的监督。高速公路监控系统分类道路监控系统主要是对监视高速公路干线、互通立交、隧道等高速公路重点路段掌握高速公路交通状况,及时发现交通阻塞路段、违章车辆及时给予引导
2、,保证高速公路的安全通畅。高速公路监控的特点监控对象复杂监控系统复杂监控手段多样人的特殊作用自动控制的自然和人造系统 人体自然系统 体温控制系统 心跳控制系统 眼球聚焦系统 新陈代谢系统 血液系统 呼吸系统 肾肝肺系统 这些系统持续的自动控制是我们保持健康的基本条件 这些系统是在我们非有意识干预的情况下自动运行的 自动控制理论发展经典控制理论现代控制理论 大系统理论智能控制理论线性控制理论非线性控制理论采样控制理论自动控制理论发展经典控制理论经典控制理论 以传递函数为基础,研究单输入单输出一类定常控制系统的分析与设计问题。如:调节电压改变电机的速度;调整方向盘改变汽车的运动轨迹等。这些理论发展
3、较早,现已臻成熟。现代控制理论现代控制理论 以状态空间法为基础,研究多输入多输出、时变、非线性一类控制系统的分析与设计问题。如:汽车看成是一个具有两个输入(驾驶盘和加速踏 板)和两个输出(方向和速度)的控制系统。计算机科学地发展,极大地促进了控制科学地发展。经典控制理论与现代控制理论比较经典控制理论与现代控制理论比较 项目经典控制理论现代控制理论研究对象线性定常系统(单输入、单输出)线性、非线性、定常、时变系统(多输入、多输出)描述方法传递函数(输入、输出描述)向量空间(状态空间描述)研究办法根轨迹法和频率法状态空间法研究目标系统分析及给定输入、输出情况下的系统综合揭示系统的内在规律,实现在一
4、定意义下的最优控制与设计自动控制理论发展大系统大系统控制理论控制理论 大系统控制理论是一种过程控制与信息处理相结合的动态系统工程理论,研究的对象具有规模庞大、结构复杂、功能综合、目标多样、因素众多等特点。它是一个多输入、多输出、多干扰、多变量的系统。如:人体,我们就可以看作为一个大系统,其中有体温的控制、情感的控制、人体血液中各种成分的控制等等。大系统控制理论目前仍处于发展阶段。开环控制和闭环控制系统开环控制系统闭环控制系统 复合控制系统 稳定的摆不稳定的摆稳定中性稳定不稳定1940年11月7日,一阵风引起了桥的晃动,而且晃动越来越大,直到整座桥断裂。跨越华盛顿州塔科马塔科马峡谷的首座大桥,开
5、通于1940年7月1日。只要有风,这座大桥就会晃动。自动控制中的常用术语受控对象受控对象 被控制的机器、设备或过程称为受控对象或对象。被控量被控量 被控制的物理量称为被控量或输出量。被控量是表征受控对象工作状态的物理量,即速度、湿度、浓度、炉温、电压等。给定量给定量 决定被控量的物理量称为给定量或参考输入。给定量表征被控量的期望值或受控对象的期望状态。扰动量扰动量 妨碍给定量对被控量进行正常控制的所有因素称为扰动量。(内扰和外扰)给定量和扰动量都是自动控制系统的输入量。反馈控制原理 交通监控的过程交通流特性易变变化幅度大随机性交通流参数交通量平均车速交通密度车头间距车辆占有率交通干扰分析干扰:
6、引起交通流状态发生变化的外部因素气象环境道路环境交通环境高速公路气象环境 气象检测的意义 浓雾、暴雨、大雪、强烈侧风和雷击等气象环境都将严重地影响交通流,导致高速公路上的交通拥挤甚至交通事故,在这些因素中,不同的气象环境对交通的影响方式和影响程度是不同的。高速公路气象检测对象高速公路气象检测对象浓雾 高速公路气象检测对象高速公路气象检测对象大雪、大雨 高速公路气象检测对象高速公路气象检测对象侧向风 强烈的侧向风会使车辆在行驶过程中产生不可控制的侧向移动。例如:侧向风速为22m/s时,车辆向前行驶60m,可能产生1.21.5m侧向移动。这个数值可是车辆不由自主的从一个车道转移到另外一个车道,导致
7、交通混乱和诱发交通事故。主要检测对象 以上分析说明,有必要对高速公路沿线地区进行常规气象检测,特别是对大气能见度、相对湿度和降雪量更应实施不间断监测。设计思想 湿度检测系统 风速检测系统风向检测系统 雨量检测系统能见度检测系统气象检测系统的设计 道路状态、环境检测车辆能够行止自如,取决于汽车能依靠制车辆能够行止自如,取决于汽车能依靠制动产生制动力,起最大制动力受与地面附动产生制动力,起最大制动力受与地面附着力的约束,其最大值等于附着力,可用着力的约束,其最大值等于附着力,可用下式表示:下式表示:Fb=G式中式中Fb 最大制动力;G 车辆重量;车轮与路面的附着系数各种路面状态的附着系数 路面状态
8、检测意义 以上分析说明:需要对路面表温度、相对湿度、积雪厚度、路面冰冻等参数进行经常监测,并将检测结果实时传输给监控中心,以便于进行交通管制。环境检测的意义 汽车排放的一氧化碳、氮氧化物,总烃、总悬浮颗粒物和柴油车排放的可吸入颗粒物对人体身体健康造成损害。并且,在隧道中,一氧化碳浓度过高,很容易造成火灾,从而导致大型事故的发生。所以,有必要对道路环境进行检测。目前,公路部门主要检测的大气质量项目是一氧化一氧化碳碳。道路状态、环境检测对象设计思想 路面干/湿状态检测系统路面冰冻状态检测路面积雪厚度检测系统道路状态、环境检测系统交通环境检测引起交通事件的原因驾驶员:违章驾车,超载,抢道,疲劳驾驶,
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