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Mitigación de las oscilaciones de tráfico en flujos de tráfico mixto con control predictivo Koopman profundo y escalable

Created by
  • Haebom

Autor

Hao Lyu, Yanyong Guo, Pan Liu, Nan Zheng, Ting Wang, Quansheng Yue

Describir

Este artículo presenta un método para mitigar las fluctuaciones del tráfico en flujos mixtos de vehículos autónomos (CAV) y vehículos conducidos por humanos (HDV). Para abordar los problemas de viabilidad computacional de los marcos de control predictivo existentes y los desafíos de modelar el comportamiento no lineal y heterogéneo de los HDV, proponemos un marco de control predictivo Koopman profundo adaptativo (AdapKoopPC). AdapKoopPC incorpora una novedosa red Koopman profunda (AdapKoopnet) que aprende adaptativamente de datos naturalistas para representar la compleja dinámica de seguimiento de los HDV como un sistema lineal en un espacio de alta dimensión. Esta representación lineal aprendida se integra en una técnica de control predictivo de modelos (MPC), lo que permite un control de CAV en tiempo real, escalable y óptimo. Validado mediante un conjunto de datos HighD y extensas simulaciones numéricas, AdapKoopnet logra una precisión de predicción de trayectoria superior a la de los modelos de referencia, mientras que el controlador AdapKoopPC ofrece un rendimiento robusto incluso con relaciones de transmisión bajas y reduce significativamente las fluctuaciones del tráfico con una carga computacional mínima. Este estudio proporciona una solución escalable y basada en datos para mejorar la seguridad en entornos de tráfico mixto realistas, y el código está disponible públicamente.

Takeaways, Limitations

Takeaways:
Presentamos una solución eficaz para mejorar la estabilidad del flujo de tráfico en un entorno de tráfico mixto de vehículos autónomos y vehículos convencionales.
Modelado efectivo del vehículo siguiendo la dinámica de HDV complejos con AdapKoopnet.
Control de CAV en tiempo real, escalable y óptimo a través de AdapKoopPC.
Excelente rendimiento incluso con ratios de autonomía bajos.
Garantizar la reproducibilidad y capacidad de expansión de la investigación mediante la divulgación abierta del código desarrollado.
Limitations:
El rendimiento de aprendizaje de AdapKoopnet puede depender de la calidad y cantidad de datos utilizados.
Se necesita una mayor validación del rendimiento de generalización en entornos viales reales.
Es necesaria una evaluación de robustez para diversas situaciones de tráfico y condiciones de la carretera.
Se necesitan más investigaciones sobre la interpretabilidad de las representaciones de sistemas lineales en espacios de alta dimensión.
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