基于PLC實(shí)現道路十字路口交通燈模糊控制系統

1 引言

　傳統的十字路口交通控制燈，通常是事先經(jīng)過(guò)交通流量的調查，運用統計的方法將兩個(gè)方向紅綠燈的延時(shí)預先設置好，然后實(shí)際的變化卻是未知的，所以常常出現綠燈方向幾乎沒(méi)有什么車(chē)輛，而紅燈方向卻排著(zhù)長(cháng)隊等候通過(guò)的調度失控。本文據此提出模糊智能交通路口指揮調度控制系統。

2 交通十字路口傳感器的設置

　在十字路口的四個(gè)方向(e、s、w、n)的近端j(斑馬線(xiàn)附近)和遠端y(距斑馬線(xiàn)約100米處)各設置一個(gè)傳感器，分別統計通過(guò)該處的車(chē)輛數。如圖1所示。

圖1 傳感器的設置

　 近端的傳感器用于記錄綠燈期間通過(guò)路口的車(chē)輛數(記為x)；遠端的傳感器用于記錄紅燈期間進(jìn)入路口排隊等候的車(chē)輛數(記為y)。為了簡(jiǎn)化運算，可以將兩個(gè)相對的方向(n與s、w與e)的x、y值合并為一組，分別取兩個(gè)方向之最大者。

3 模糊控制器的設計

　 本模糊控制系統設計的核心是模糊控制器的設計，設計模糊控制器主要是求取模糊控制表。

　 3.1 系統分析

　確定控制器的輸入變量和輸出變量以及它們的數值變化范圍。輸入變量為x、y，輸出變量為t。綠燈期間車(chē)輛通過(guò)路口的速度不超過(guò)20公里/小時(shí)，則在15秒時(shí)間內通過(guò)的最大車(chē)輛數約為15輛。則x的變化范圍為0～15。當遠端和近端傳感器之間距離約為100米時(shí)，考慮一般車(chē)輛車(chē)身長(cháng)度連同兩車(chē)輛間距平均5米左右，所以100米內可能停留等待的車(chē)輛數最多可達到100/5=20輛，于是紅燈方向排隊等待的車(chē)輛數y變化范圍為0～20。本系統的輸出就是兩個(gè)方向的紅黃綠燈，還有斑馬線(xiàn)處人行橫道的紅綠燈以及按前進(jìn)方向分得更細的綠燈相互間關(guān)系及兩個(gè)方向的輸出關(guān)系最終歸結到對當前綠燈的延時(shí)t。根據現場(chǎng)測試，輸出變量t的變化范圍為15～60。

　 3.2 模糊化方法的選擇與確定

　為了實(shí)現模糊控制，需要將綠燈時(shí)間分為兩部分：其一是固定的1o秒作為路口車(chē)輛狀態(tài)參數的采集時(shí)間t1；其二是根據兩個(gè)方向車(chē)輛流量變化進(jìn)行模糊決策的延時(shí)t2。綠燈期間車(chē)輛通過(guò)路口的速度不超過(guò)10m/s，則在10s內通過(guò)的最大車(chē)輛數約為l5。以紅綠燈轉換瞬間為計時(shí)起點(diǎn)，記錄10s內通過(guò)的車(chē)輛數作為變量x的論域，取(0-15)，并將它分為三個(gè)模糊子集：少、中等、多。其從屬函數設計如圖2所示。

圖2 綠燈期間通過(guò)路口車(chē)輛數(x)從屬函數設計

　 紅燈期間排隊等候車(chē)輛數(y)的模糊化， 輸出量模糊分類(lèi)都采用三角形屬函數的設計。

1 引言

　傳統的十字路口交通控制燈，通常是事先經(jīng)過(guò)交通流量的調查，運用統計的方法將兩個(gè)方向紅綠燈的延時(shí)預先設置好，然后實(shí)際的變化卻是未知的，所以常常出現綠燈方向幾乎沒(méi)有什么車(chē)輛，而紅燈方向卻排著(zhù)長(cháng)隊等候通過(guò)的調度失控。本文據此提出模糊智能交通路口指揮調度控制系統。

2 交通十字路口傳感器的設置

　在十字路口的四個(gè)方向(e、s、w、n)的近端j(斑馬線(xiàn)附近)和遠端y(距斑馬線(xiàn)約100米處)各設置一個(gè)傳感器，分別統計通過(guò)該處的車(chē)輛數。如圖1所示。

圖1 傳感器的設置

　 近端的傳感器用于記錄綠燈期間通過(guò)路口的車(chē)輛數(記為x)；遠端的傳感器用于記錄紅燈期間進(jìn)入路口排隊等候的車(chē)輛數(記為y)。為了簡(jiǎn)化運算，可以將兩個(gè)相對的方向(n與s、w與e)的x、y值合并為一組，分別取兩個(gè)方向之最大者。

3 模糊控制器的設計

　 本模糊控制系統設計的核心是模糊控制器的設計，設計模糊控制器主要是求取模糊控制表。

　 3.1 系統分析

　確定控制器的輸入變量和輸出變量以及它們的數值變化范圍。輸入變量為x、y，輸出變量為t。綠燈期間車(chē)輛通過(guò)路口的速度不超過(guò)20公里/小時(shí)，則在15秒時(shí)間內通過(guò)的最大車(chē)輛數約為15輛。則x的變化范圍為0～15。當遠端和近端傳感器之間距離約為100米時(shí)，考慮一般車(chē)輛車(chē)身長(cháng)度連同兩車(chē)輛間距平均5米左右，所以100米內可能停留等待的車(chē)輛數最多可達到100/5=20輛，于是紅燈方向排隊等待的車(chē)輛數y變化范圍為0～20。本系統的輸出就是兩個(gè)方向的紅黃綠燈，還有斑馬線(xiàn)處人行橫道的紅綠燈以及按前進(jìn)方向分得更細的綠燈相互間關(guān)系及兩個(gè)方向的輸出關(guān)系最終歸結到對當前綠燈的延時(shí)t。根據現場(chǎng)測試，輸出變量t的變化范圍為15～60。

　 3.2 模糊化方法的選擇與確定

　為了實(shí)現模糊控制，需要將綠燈時(shí)間分為兩部分：其一是固定的1o秒作為路口車(chē)輛狀態(tài)參數的采集時(shí)間t1；其二是根據兩個(gè)方向車(chē)輛流量變化進(jìn)行模糊決策的延時(shí)t2。綠燈期間車(chē)輛通過(guò)路口的速度不超過(guò)10m/s，則在10s內通過(guò)的最大車(chē)輛數約為l5。以紅綠燈轉換瞬間為計時(shí)起點(diǎn)，記錄10s內通過(guò)的車(chē)輛數作為變量x的論域，取(0-15)，并將它分為三個(gè)模糊子集：少、中等、多。其從屬函數設計如圖2所示。

圖2 綠燈期間通過(guò)路口車(chē)輛數(x)從屬函數設計

　 紅燈期間排隊等候車(chē)輛數(y)的模糊化， 輸出量模糊分類(lèi)都采用三角形屬函數的設計。

　 3.3 模糊規則的設計

　 當兩個(gè)方向的狀態(tài)處于同一量級時(shí)，如同為多，