Modelagem e controle de sistemas de tráfego urbano.

Sujet de thèse 2012 – 2013
Programme Sciences sans Frontières, Ciência sem fronteiras
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Encadrement : Professeur L. Hardouin,
[email protected]
http://istia.univ-angers.fr/~hardouin
Titre : Modélisation et contrôle commande de trafic automobile.
Modelagem e controle de sistemas de tráfego urbano
Automatique, Systèmes à événements discrets
Automação, sistemas a eventos discretos
Université : Angers – France
ISTIA- LISA, 62 avenue Notre Dame du Lac, 49000 Angers, France
Mots Clés :
Contexto:
O tráfego de automóvel cresce significativamente em todas as megalópoles.. Isto exige um controle
do fluxo de carros para fazer o tráfego mais fluido e reduzir o consumo de combustível, o que é uma
questão importante no atual contexto ambiental.
Informações sobre o estado de congestionamento das vias de circulação associadas com o controle
de sinais de trânsito e usuários de sistemas de informação são um meio de regulamento que devem
ser explorados de forma eficaz.
Os sistemas de controle caracterizados por fenômenos de sincronização e atraso estão sujeitas à
teoria de controle específico, baseado em álgebras de tipo max-plus.Estes sistemas permitem a
modelagem de sistemas de produção (montagem de peças nas oficinas ...), sistemas de
computadores (sincronização de pontos na rede ...) ou transporte (sincronização de jogos ...).
Sistemas de tráfego ser incluídos a esta classe de sistemas e pode, portanto, beneficiar
resultados. Em particular, o controle em malha fechada desses sistemas tem sido estudado e
assegura a consideração ideal de perturbações (ver referências [1] [2] [4] [6] e um exemplo para
ver Animação: http://istia.univ-angers.fr/ Hardouin ~ GET_avec_perturbation.html /) ou o controle
robusto de sistemas incertos (sistemas cujas durações são assumidos pertencer a intervalos) (ver
referências [3] [5] e um exemplo para ver a animação: ~ http://istia.univ-angers.fr/ Hardouin /
GET_incertain.html).
Sobre o estudo:
Este projeto propõe o modelo ideal e controle do processo de lançamento de pontos, de modo a
otimizar o consumo de energia. Desta forma,o consumo dos sistemas aumenta com a velocidade
que uma tarefa é realizada, o que torna conveniente ajustar a velocidade de execução de uma tarefa
com base na conclusão de dados desejáveis. É inútil ir muito rápido, se o resultado da tarefa está
esperando desnecessariamente; faz mais sentido fazer esse trabalho mais lentamente para poupar
energia.
O objetivo do projeto é estudar os algoritmos existentes e propor algoritmos levando mais em conta
a dinâmica do sistema. Isso exigirá a modelagem do problema em álgebras de tipo max-plus e a
proposição de uma estratégia para as tarefas de lançamento de controle que permitem a economia
de energia.
As aplicações são os sistemas de transporte, particularmente de controle de tráfego rodoviário.
Os resultados devem ser avaliados em casos na literatura sobre modelagem e megalópoles
conhecidos por seu problema crônico de tráfego de saturação.
O estudante de doutorado será recrutado por três anos na França ou na forma de Doutoradosanduíche com uma universidade brasileira. A Universidade de Angers tem parcerias com
universidades em Belo Horizonte (Universidade Federal de Minas Gerais), Campinas
(UNICAMP) e Florianópolis (Universidade Federal de Santa Catarina).
Contexte :
Le trafic automobile croît de manière significative dans l'ensemble des mégapoles mondiales. Cela
nécessite désormais de contrôler efficacement le flux de voitures afin de rendre le trafic plus fluide
et de réduire la consommation de carburant, ce qui constitue un enjeu majeur dans le contexte
environnemental actuel.
L'information sur l'état de congestion des voies de circulation associée au contrôle des feux de
circulation et aux systèmes d'information des usagers constituent un moyen de régulation qu'il
convient d'exploiter efficacement.
La commande de systèmes caractérisés par des phénomènes de synchronisation et de retard sont
l'objet d'une théorie du contrôle spécifique reposant sur des algèbres de type max-plus. Ces
systèmes permettent de modéliser des systèmes de production (assemblage de pièces dans les
ateliers...), des systèmes informatique (synchronisation de taches sur les réseaux...) ou de transport
(synchronisation de correspondances...).
Les systèmes de trafic routier peuvent rentrer dans cette classe de systèmes et peuvent donc
bénéficier les résultats obtenus. En particulier la commande en boucle fermée de ces systèmes a été
étudiée et permet d'assurer de façon optimale la prise en compte de perturbations (voir les
références [1][2][4][6] et pour un exemple voir l'animation : http://istia.univangers.fr/~hardouin/GET_avec_perturbation.html) ou la commande robuste de systèmes incertains
(systèmes dont les durées sont supposées appartenir à des intervalles) (voir les références [3][5] et
pour un exemple voir l'animation : http://istia.univ-angers.fr/~hardouin/GET_incertain.html).
Sujet de l'étude :
Le présent sujet propose de modéliser et de commander de façon optimale le processus de
lancement de taches de manière à optimiser la consommation d'énergie. En effet la consommation
des systèmes croit avec la vitesse à laquelle une tâche est réalisée, il devient donc judicieux d'ajuster
la vitesse d'exécution d'une tâche en fonction des dates d'achèvement souhaitées, il ne sert à rien
d'aller trop vite si le résultat de la tâche attend inutilement, il est plus judicieux de réaliser ce travail
plus lentement pour économiser de l'énergie.
L'objectif de ce sujet est d'étudier les algorithmes existant et de proposer des algorithmes
prenant mieux en compte la dynamique du système. Pour cela il faudra modéliser le problème dans
les algèbres de type max-plus et proposer une stratégie de contrôle de lancement des tâches qui
permettent l'économie d'énergie.
Les applications visées sont les systèmes de transport, en particulier le contrôle du trafic routier.
Les résultats obtenus devront être évalués sur les cas recensés dans la littérature et sur la
modélisation de mégapoles connues pour leur problème de saturation chronique du trafic.
Le doctorant pourra être recruté pour trois ans en France ou en thèse sandwich avec une université
brésilienne. L'université d'Angers ayant des partenariats privilégiés avec les universités de Belo
Horizonte, Campinas et Florianopolis.
References
[1] C.A. Maia, C.R. Andrade, L. Hardouin,
"On the control of max-plus linear system subject to state restriction", Automatica, vol. 47, 2011,
pp. 988–992.
[2] L. Hardouin, C.A. Maia, B. Cottenceau , M. Lhommeau
"Observer Design for (max,plus) linear systems ", IEEE Trans. on Automatic Control, vol.55-2,
2010, pp 538-543.
[3] L. Hardouin, B. Cottenceau , M. Lhommeau, E. Le Corronc
"Interval systems over idempotent semirings ", Linear Algebra and its Applications, vol. 431, n°
5-7, p. 855-862, 2009
[4] Maia C. A., Luders R., Mendes R.S., Hardouin L.
"Estratégias de controle por modelo de referência de sistemas a eventos discretos Max-plus
Lineares", Sba Controle & Automação, 2005, vol.16, no.3, p.263-278.
[5] Lhommeau M., Hardouin L., Cottenceau B. and Jaulin L.
"Interval Analysis and Dioid : Application to Robust Controller Design for Timed Event Graphs",
Automatica 40 (2004), 1923-1930
[6] Maia C.A., Hardouin L., Santos-Mendes R., Cottenceau B.
Optimal Closed-Loop Control of Timed Event Graphs in Dioid, IEEE Transactions on Automatic
Control, Vol. 48 , Issue 12 , Dec. 2003, 2284 - 2287