中文摘要：

站在交叉学科研究基点上，基于系统结构分析方法研究城市快速路交通流的行为特征，在充分了解系统能控性、能观性、平衡状态类型及其稳态结构的基础上，再依据交通系统演化的本质规律，设计一种自适应的多模态切换控制策略。主要研究内容包括 1、重新阐述和推广宏观交通流理论中，著名学者C.F.Daganzo的元胞传输模型，提出一种更适用于城市快速路交通控制问题研究的混杂系统模型，辨识模型参数。 2、通过系统能控性、能观性、能达性等相关问题分析，讨论城市快速路交通流拥堵、畅通、走走停停等各种非线性现象。分析交通系统演化过程中出现的不同平衡状态（无限个、有限个平衡点、极限环）及其稳态结构。 3、比较快速路入口匝道处上下游道路交通的密度变化情况，设计入口匝道的混杂调节策略，这种基于多模态切换的自适应控制方法与统计物理学家、交通工程专家的观测和日常经验是一致的。

结论摘要：

站在交叉学科研究基点上，基于系统结构分析方法研究城市快速路交通流的行为特征，在充分了解系统能控性、能观性、平衡状态类型及其稳态结构的基础上，再依据交通系统演化的本质规律，设计一种自适应的多模态切换控制策略。 主要研究内容包括 1、重新阐述和推广了宏观交通流理论中，著名学者C.F.Daganzo的元胞传输模型，提出了一种更适用于城市快速路交通控制问题研究的混杂系统模型。通过系统能控性、能观性、能达性等相关问题分析，讨论了城市快速路交通流拥堵、畅通、走走停停等各种非线性现象。分析交通系统演化过程中出现的不同平衡状态（无限个、有限个平衡点、极限环）及其稳态结构。 2、发展了系统状态变量与未知输入同步估计的一致滤波方法。提出了快速路道路交通状态与边界交通流量的同步估计方法。路网实际边界交通流量与OD交通需求的差值反应了快速路系统满足交通需求的能力。 3、比较快速路入口匝道处上下游道路交通的密度变化情况，设计入口匝道的模型预测控制方法，这种基于多模态切换的自适应控制方法与统计物理学家、交通工程专家的观测和日常经验是一致的。