单交叉口交通信号灯模糊控制系统的研究与实现

摘要

随着城市交通控制系统的发展以及通信、计算机和自动化控制技术在其中的应用，近几年来人们开始利用新的技术和理论研究单交叉口的交通信号灯控制技术。这些研究对于我们提高城市交通信号灯控制系统的控制效果具有现实的重要意义。本论文针对了目前交通控制系统中存在的一些问题，据此提出了基于模糊控制技术的城市交通信号灯控制系统。由于单交叉口交通运行具有非常高的随机性和复杂性，若采用模糊控制技术，则不需要建立精确的数学模型，就能够实现单交叉口交通的实时控制。由于模糊控制器的输入变量是排队的长度，它具有便于测量，误差小等一系列优点。本论文详细地介绍了单交叉口模糊控制器设计的全过程。本论文进行地是两级模糊控制的研究，这样能够减少模糊控制系统的输入量的数目，降低了设计规则的复杂性。该方法具有简单、实用等一系列优点。
　　 对于我们国家大多数的城市采用的交通信号灯控制系统的控制方式多为定时控制，所谓定时控制的控制原理就是事先先经过对交通流量的调查与统计分析，然后将两个方向红绿灯的延时时间预先设置好，但是实际的交通流变化却是随机的，所以常常会出现在绿灯方向几乎没有多少车辆，但在红灯的方向却排着长队等候通过。致使造成调度的一种失控。所以交通信号灯控制系统是一个具有模糊性、随机性和不确定性的复杂控制系统，想要建立数学模型是非常困难的，甚至有时都无法用现有的数学方法加以描述。用统计分析的方法已经不再能够适应迅速发展的城市交通控制的现状，因此迫切需要一种能够根据交通流量变化的情况自动控制的交通灯。然而模糊控制技术恰恰具有这方面的优势。本论文根据这个提出了基于模糊控制的交通信号灯控制系统的设计，然而模糊控制是一种不需要数学模型的控制方法，它能够很好地模仿有经验的交警指挥交通时的思想，依次达到很好的控制效果。它是一种能够根据前后相流量来分配信号灯延时的模糊控制系统。用可编程控制器来实现单交叉口交通信号灯的模糊控制。把可编程控制器作为一个模糊控制器，采用梯形图编程语言来实现编程。通过实践证明该类控制系统能够稳定的运行，并且能够很好地去解决交通控制系统中交通流量存在不均衡所造成的问题。