title: Έλεγχος κυκλοφοριακής ροής σε απομακρυσμένα σημεία συμφόρησης μέσω ελέγχου προβλεπτή- ανατροφοδότησης της ροής σε ράμπα εισόδου
title: Predictor-feedback on-ramp metering control of traffic flow at distant bottlenecks
Creators: name: Προεστακης Εμμανουηλ
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2020

description: Increasing population in cities around the world creates congestion problems. Freeways, tunels, bridges are the most common bottlenecks where traffic jam occurs since drivers choose them as a quick path to their destination. Traffic congestion can be avoided either by traffic police or by traffic lights. As far as the latter is concerned the use of an automatic control system for the coordination of the traffic controllers is necessary.
Although an automatic control system is an effective way for regulating traffic flow, a major drawback that inhibits its proper function is that of time delay (also known as dead time), this concerns the velocity in which a variable measure is received by the sensors of the control system, then to be processed, the distance to be transmitted and  then to be evaluated. Several techniques have been designed for dealing with time delay in control systems such as Smith predictor, the Padé approximation, PID controller with a lead lag compensator, combinations of the aforementioned with observers or not. 
Α predictor-feedback law constitutes an alternative  technique for  delay compensation and it is employed here. Μore precisely there is a proposal for the use of a predictor-feedback law in the place of a PI controller under delay effect, as an efficient manner for the regulation of traffic flow in a distant bottleneck in a highway.
In first place the construction, under the state variable model, of a PI controller is taking place for the traffic flow management. We then study the delay effect for various parameters of the PI controller. Last but not least the implementation of a predictor-feedback law for the compensation of delay effect is presented. Simulation results are presented for each control system plus a comparison review.
 
description: Η αύξηση του πληθυσμού στις πολιτείες φέρνει με την σειρά της και μία αύξηση του πλήθους μηχανοκίνητων οχημάτων σε αυτές με αποτέλεσμα να παρουσιάζεται το φαινόμενο της κυκλοφοριακής συμφόρησης. Σημεία της πόλης όπως αυτοκινητόδρομοι,τούνελ, γέφυρες προσφέρουν μία γρήγορη διέξοδο την οποία θα χρησιμοποιήσει ο οδηγός ώστε να φτάσει γρήγορα στον προορισμό του, παράλληλα όμως αποτελούν και σημεία όπου παρουσιάζεται κυκλοφοριακό μποτιλιάρισμα. Το κυκλοφοριακό μποτιλιάρισμα μπορεί να αποφευχθεί είτε με την παρουσία τροχαίας είτε με φωτεινούς σηματοδότες. Οσον αφορά το τελευταίο, η χρήση ενός συστήματος αυτομάτου ελέγχου για τον συντονισμό του κυκλοφοριακού είναι απαραίτητη. 
Αν και ένα σύστημα αυτομάτου ελέγχου είναι ένας αποδοτικός τρόπος για την ρύθμιση του κυκλοφοριακού στους δρόμους ένα σημαντικό μειονέκτημα που απειλεί την αποδοτικότητά του είναι αυτό της χρονοκαθυστέρης, αυτή αφορά την ταχύτητα που χρειάζεται μία πληροφορία για να διανύσει μία απόσταση ώστε να φτάσει έγκαιρα στο σύστημα ελέγχου και να την επεξεργαστεί..   
Τεχνικές όπως ο προβλεπτής Smith, η μαθηματική προσέγγιση Padé, ο PID ελεγκτής με αντισταθμιστή καθυστέρησης καθώς και συνδυασμοί των προαναφερόμενων με ή χωρίς κάποιον παρατηρητή, είναι σύνηθες εφαρμοζόμενες.
O προβλεπτής-ανατροφοδότησης είναι επίσης μία εναλλακτική τεχνική για την εξάλειψη του παράγοντα καθυστέρηση και σε αυτή τη διπλωματική παρουσιάζεται η εφαρμογή ενός τέτοιου συστήματος ελέγχου. Πιο συγκεκριμένα προτείνεται η χρήση ενός κανόνα προβλεπτή-ανατροφοδότησης στη θέση ενός PI ελεγκτή υπό την επίδραση χρονοκαθυστέρησης, ως ένας αποτελεσματικός τρόπος για τον έλεγχο του κυκλοφοριακού σε κάποιο απομακρυσμένο σημείο συμφόρησης ενός αυτοκινητόδρομου.
Σε πρώτη φάση γίνεται η κατασκευή, ακολουθώντας το μοντέλο μεταβλητών κατάστασης, ενός PI ελεγκτή για τον έλεγχο της κυκλοφοριακής ροής. Επειτα εξετάζουμε την επίδραση της χρονοκαθυστέρησης για μία σειρά παραμέτρων του PI ελεγκτή. Τέλος γίνεται η εφαρμογή ενός κανόνα προβλεπτή-ανατροφοδότησης για την αντιστάθμιση των περιπτώσεων χρονοκαθυστέρησης. Αποτελέσματα προσομοιώσεων παρουσιάζονται για το κάθε σύστημα όπως και μία συγκριτική αξιολόγηση.