分数阶多速度差模型的孤立波

引入分数阶的多速度差模型,通过线性稳定性分析得到了模型的稳定性条件,结果显示分数阶模型的交通流稳定区域比整数阶模型扩大了.通过约化摄动法对模型分析获得了如下结果:在稳定流区域导出了描述密度波的Burgers方程,结果显示,三角激波随时间增加,且最终演化为均衡交通流;在不稳定区域的临界点附近导出修正的Korteweg-de Vries方程(简称为mKdV),由此得知扭结波的传播速度随着车辆数增加而变大,并且所获取的前车信息越多就越有利于交通拥堵的疏导;在亚稳态区域内,密度波则是按照KdV方程的孤立波变动的.     

双车跟驰模型稳定性及非线性分析

考虑双前车信息的影响,提出了交通流双车跟驰模型. 通过线性稳定性分析,得到了改进模型的稳定性条件,改进模型通过调节次近邻前车信息,提高了交通流的稳定性. 并对改进模型进行了非线性分析,获得了不稳定区域下的扭结一反扭结密度波. 模拟结果与解析结果一致. 数值模拟结果也表明,次近邻前车对交通流存在不可忽视的影响.     

交通流优化速度差模型的非线性分析

利用约化摄动法对彭光含等人提出的新的交通流微观跟驰模型的波动特性进行了分析,分别得到中性稳定区域内中性稳定线附近的KdV方程和不稳定区域内临界点附近的mKdV方程,并且通过这两类方程的孤立波解及扭结-反扭结波解刻画了交通拥堵状况.     

mKdV方程的新型结构孤立波及其动力学不稳定性

在复数范围内讨论了Modified Korteweg de Vries(mKdV)方程孤立波解的结构.发现在一定参数情况下,该解的实部为反向或同向双峰孤立波而虚部为双扭结状孤立波(或反之).接着对文献中提出的有限差分格式进行了理论分析,表明其为二阶精度的条件稳定格式,并解析地给出了数值稳定性条件.最后采用该格式对mKdV方程描述的该类波的动力学稳定性进行了数值研究,发现既存在动力学稳定的孤立波,也存在动力学不稳定的孤立波.     

考虑多倍驾驶员预测效应的交通流格子模型与数值模拟

考虑多倍驾驶员预测效应,提出一个新的交通流格子模型.通过线性稳定性理论,获得了线性稳定性条件,结果表明考虑多倍驾驶员预测效应,改善了交通流的稳定性.同时得到了优化驾驶员预测效应状态.通过非线性分析推导出mKdV方程来描述扭结-反扭结波解.数值模拟证实,考虑多倍驾驶员预测效应能够有效抑制交通阻塞.     

浅水长波近似方程的行波解分支

运用平面动力系统理论、分支理论和直接方法研究浅水长波近似方程,证明该方程存在光滑孤立波解、扭结波解、反扭结波解及无穷多光滑周期波解.并在不同的参数条件下,给出光滑孤立波解、扭结波解、反扭结波解和光滑周期波解存在的各类充分条件,求出了上述一些有界的显式精确行波解.     

考虑后视效应和速度差信息的跟驰模型

考虑后视效应和速度差信息的共同作用,基于全速度差(Full Velocity Difference,FVD)模型,提出了一个扩展的跟驰模型．通过线性稳定性分析,得到了该模型的线性稳定性判据;运用非线性分析方法分析了临界稳定点附近交通流密度波的变化,导出了描述交通阻塞相变时的mKdV方程．对扩展模型进行数值模拟和分析,结果表明考虑后视效应和速度差信息的影响能够增强交通流的稳定性,能有效抑制交通阻塞．     

三阶非线性Schrödinger方程行波解的分支

用动力系统分支理论研究了三阶非线性Schr(o)dinger方程.证明了该方程存在光滑孤立波解、扭结和反扭结波解和光滑周期波解.在不同的参数条件下,给出了上述解存在的各类充分条件.求出了该方程的显式精确行波解.     

三阶非线性Schringer方程行波解的分支(英文)

用动力系统分支理论研究了三阶非线性Schringer方程.证明了该方程存在光滑孤立波解、扭结和反扭结波解和光滑周期波解.在不同的参数条件下,给出了上述解存在的各类充分条件.求出了该方程的显式精确行波解.     

求变系数KdV-Burgers方程精确解的一种方法

提出了寻找变系数非线性演化方程精确解的函数展开法,并用该方法找到了变系数Burgers方程、变系数KdV方程和变系数KdV-Burgers方程在一定条件下的精确解,其中包括孤立波解和奇异行波解.一个重要的结果是:当KdV-Burgers方程中系数满足一定条件时,其解由一扭结形孤立波和一钟形孤立波简单迭加而成;在传播过程中,两波速度均随时间变化,扭结形孤立波振幅不变,而钟形孤立波的振幅发生变化.     

考虑相对流量影响的交通流合作驾驶格子模型

基于交通流合作驾驶格子模型,考虑相对流量的影响,提出了改进的交通流合作驾驶格子模型.稳定性分析表明改进模型的稳定区域明显扩大.通过非线性分析获得了mKdv方程.数值模拟进一步说明,改进模型通过考虑相对流量对交通流的影响,增强了交通流的稳定性.     

一类非线性联立薛定谔方程的行波解分支

运用平面动力系统分支理论,研究了一类非线性联立薛定谔方程组,证明该方程组存在光滑孤立波解、扭结波解、无穷光滑周期波解.在不同参数条件下给出了光滑孤立波解、扭结波解、无穷光滑周期波解的各类充分条件,并给出求上述所有显示精确行波解的方法.     

考虑下游平均优化车流量的延迟反馈控制方法

为实现对交通流拥堵的抑制,基于格子流体力学模型引入下游平均优化车流量与当前延迟车流量的差作为反馈控制。首先,通过对控制方程的稳定性分析,利用Hurwitz准则判断特征多项式ds的稳定性,得到控制方程满足交通控制理论定义的第一个条件。再根据传递函数的H_∞范数的条件,得出控制方程的稳定性条件。采用非线性分析的约化摄动方法推导出mKdV方程,得到描述交通拥堵的扭结-反扭结密度波解。结果表明,增加反馈增益λ和反应时间t_d可以提高交通控制系统的稳定性。通过数值模拟,其仿真结果与理论结果吻合较好。基于格子流体力学模型,考虑把下游平均优化车流量与当前延迟车流量之差作为一种延迟反馈控制方案,可以有效抑制交通拥堵,有利于交通系统的稳定。     

广义Camassa-Holm方程的不对称孤立波和不对称扭波的存在性

利用动力系统定性理论和分支方法研究广义Camassa-Holm方程的行波.通过关键的分支值得到相应平面系统的相图,从而给出孤立波和扭波存在的充分条件;并且发现得到的孤立波和扭结波是不对称的,这与传统的对称孤立波和对称扭波是不一样的.     

考虑延迟效应的交通流宏观流体力学模型

【目的】研究延迟效应的高阶宏观流体力学模型及其对交通流密度波产生的影响。【方法】通过宏观转化法将微观量转换成宏观量,推导出关于延迟效应的高阶动力学模型。同时结合交通流的守恒连续性方程,对新的动力学模型进行线性分析和非线性分析。用迎风格式数值模拟研究在不同延迟时间和密度下的交通流的成簇效应和系统的稳定性。【结果】推导出的模型具有各向异性的特性。在线性稳定性分析和非线性分析中分别推导出在微扰的条件下交通流的稳定性条件和描述密度波的KdV-Burgers方程,并求得密度波解。数值模拟结果表明考虑了延迟效应的模型系统不稳定状态范围在缩小。【结论】考虑了延迟效应的宏观流体力学模型,交通流成簇效应减弱。这表明交通流的拥堵得到抑制,有利于系统稳定。     

车联网环境下考虑侧向间距的跟驰模型

为了更好地刻画车辆的跟驰行为,改善交通流的稳定性,在车联网环境下,根据侧向间距确定车辆受前车运动信息的影响程度,提出了一个改进的跟驰模型.首先,利用微小扰动法得到了模型的临界稳定条件,将改进模型的稳定区域与最优速度模型、全速度差模型的稳定区域进行了对比.其次,分析了在不同侧向间距和速度差敏感系数下模型稳定区域的变化情况.最后,在周期性边界条件下,考察了模型所描述的交通流在受到初始扰动后的演化过程,得到了不同侧向间距和速度差敏感系数下交通流的仿真结果.理论分析和仿真结果均表明:考虑侧向间距和前车运动信息能有效增强交通流的稳定性;改进的跟驰模型能有效地改善交通流的稳定性,并能在一定程度上缓解交通拥堵,增大道路容量,提高通行效率.     

mZK方程的平台状双扭结孤立波解

利用函数展开法得到了二维修正Zakharov-Kuznetsov(mZK)方程的钟状线孤子解、台状双扭结孤立波解和奇异行波解三类新型孤立波解.主要研究了平台状扭结孤立波解,研究发现,该解在不同情形下分别退化为mZK方程的钟状线孤子解或扭结状线孤子解.     

广义水波方程组行波解的分支

应用动力系统分支理论,研究广义水波方程组行波解的分支.在固定的参数条件下给出广义水波方程组的孤立波、扭结(反扭结)波解的精确表达式,并证明该方程组存在不可数无穷多个周期波解.     

一类广义非线性耗散超弹性杆波动方程孤波解的条件稳定性

研究了一类广义非线性耗散超弹性杆波动方程的孤波解在Lyapunov意义下的条件稳定性.首先,在假设微小扰动具有行波形式且满足一定条件的情况下,得到了相应扰动方程的通解;其次,讨论了不同参数条件下微扰解的敛散性及其Lyapunov特征指数,据此证明了方程的精确孤波解具有条件稳定性,并得到了孤立波稳定的条件.这些条件是系统参数和初始条件之间的关系,即方程孤波解的稳定性敏感依赖于系统参数和初始条件.     

微结构固体中一类耗散-频散非线性波动方程的精确解

描述微结构同体介质中非线性波传播的控制方程是一类耗散-频散非线性波动方程.本文利用推广的双曲函数展开法求解了此方程,在一定条件下,得纠了对称、非对称、反非对称钟型孤立波和对称、非对称、反非对称扭结孤立波解.