基于PLC實(shí)現道路十字路口交通燈模糊控制系統

表1 模糊規則表

　 3.4 模糊推理算法與解模糊

　 從模糊規則得到的結果仍然是模糊量，還要經(jīng)過(guò)模糊推理算法還原為精確量才能輸出。本設計采用當今模糊控制算法的主流算法—簡(jiǎn)易模糊推理算法。對于每個(gè)確定的輸入x和y值對應不同的模糊子集，具有不同的從屬度。由此而激活的多條模糊規則以取小的策略求出各輸出于模糊集的從屬度，然后再采用重心法(加權平均法)解模糊，求出t2的精確值：

　 式中：μi為確定的x、y輸入值所對應的不同模糊子集的從屬度；ti為輸出各模糊子集所對應的重心值。

4 系統設計

　 4.1 系統硬件設計

　模糊控制器采用三菱的fx2n型plc，通過(guò)編程來(lái)實(shí)現交通調度過(guò)程控制。圖3所示的模糊控制系統數據采集及a/d轉換由模擬量輸入模塊fx2n-2ad完成，d/a轉換由模擬量輸出模塊fx2n-2da完成。

圖3 plc實(shí)現模糊控制的硬件連接

　其中y10-y12是東西方向紅綠燈的控制線(xiàn)路,y13-y15則是南北方向的控制線(xiàn)路,yo-y7則是控制7段顯示器的控制線(xiàn)路。

　 4.2 軟件設計

　 plc編程能力強，可以將模糊化.模糊決策和解模糊方便地用軟件來(lái)實(shí)現，基于交叉路口車(chē)輛等待長(cháng)度的變周期交通模糊控制器模糊判決子程序的算法流程如圖4所示。

　 首先分別讀入紅綠燈方向檢測區中各檢測器顯示值,計算最大車(chē)輛數x和y然后將x和y分別乘以量化因子,求得相應論域元素表征的查找控制表所需的x和y,并根據表4模糊控制規則表查得輸出控制量的論域值t最后將其代入公式15+ki×t, 可計算出實(shí)際換向后綠燈的時(shí)間長(cháng)度t。

5 運行測試及結果分析

　 本文設計的基于plc的模糊交通控制系統，在某路口經(jīng)過(guò)了試運行并現場(chǎng)測試，并與傳統的定時(shí)控制方法進(jìn)行了比較(見(jiàn)表2所示)，比較結果表明：在交通流較小或接近定時(shí)配時(shí)的預期量時(shí),模糊控制與定時(shí)控制方法并無(wú)太大差別,而當交通量逐漸增大時(shí),本系統的模糊控制的優(yōu)勢就明顯起來(lái),可以有效地減少延誤車(chē)隊長(cháng)和車(chē)輛平均延誤時(shí)間，其中南北方向和東西方向的平均延誤分別較定時(shí)控制的減少6.74%和5.32%。

表2 模糊控制與定時(shí)控制方案效果比較對照表

6 結束語(yǔ)

　 理論與實(shí)踐證實(shí)，應用可編程控制器plc對十字路口交通信號燈進(jìn)行模糊控制,其控制效果要比定周期方法的控制效果明顯，尤其適用在車(chē)輛信息量比較大的交叉路口。由于使用plc作為本系統控制器的核心，系統編程簡(jiǎn)單。操作方便，具有較好的應用推廣價(jià)值，適合目前我國交通控制與管理的現狀。