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基于三菱Q型PLC的单交叉路口交通灯模糊控制器的设计.doc

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基于三菱Q型PLC的单交叉路口交通灯模糊控制器的设计 基于三菱Q型PLC的单交叉路IZI交通灯模糊控制器的设计 基于三菱Q型PLC的单交叉路口交通灯模糊控制器的设计 DesignofTrafficLightsFuzzyControllerforanIsolatedIntersectionBasedonPLC 耿欣林中达潘蕾王安庆(东南大学火电机组振动国家工程研究中心,江苏南京210096) 摘要 介绍了模糊控制理论在城市单交叉路口交通灯控制的应用,并结合三菱PLC,利用其编程方便,体积小,可靠性高等优 点,实现对模糊控制器软硬件的开发.并且利用PLC本身具有通讯联网的功能,可以将同一道路上的信号灯组成局域网进 行统一监控,缩短车辆等候时间,从而达到科学化管理的目的. 关键词:模糊控制器,单交叉路口,PLC,MXSheet Abstract Thispaperintroducesapplicationoffuzzycontroltheoryintheurbantrafficlightsforanisolatedintersection,combined withMitsubishiPLC,usingitseasyprogramming,smallsizeandhighreliabilitytodesignthehardwareandsoftwareofthe fuzzycontroller,Withusingthefunctionofcommunicationsnetwork.canmonitortheTrafficlightsonthesameroadwhich composesoflocalareanetwork,SOastoshortenthewaitingtimeofvehiclesandachievethepurposeofscientific management. Keywords:fuzzycontroller,isolatedintersection,PLC,MXSheet 目前,大多数城市的十字路El交通灯都使用固定时间间隔 的控制算法,由于不同时刻通过十字路口的车流量是不确定的, 采用固定时问的算法,经常会造成道路有效利用时间的浪费,出 现空等现象,影响道路通畅.而采用模糊控制方法设计交通灯控 制系统,可以建立精确的数学模型,减少路口延误时间和停车次 数,更加精确地控制非线性的,随机的十字路口车流量,极大提 高路口的通行能力.因此,本文尝试通过不依赖复杂数学模型的 模糊控制方法来设计能够根据流量变化进行自适应的交通灯控 制器,并使用三菱Q型PLC加以实现. 1控制系统的设计 1.1控制规律 在十字路ILl的四条车道上,各设置两个环形检测器,用来检 测道路上的车流量,一个检测器置于十字路口处,用来检测离开 的车流量;另一个置于据第~个环形检测器100m处,用来检测 到达的车流量,经过比较可得到当前处于检测区的车辆数(即队 长).为简化处理,将两个相对方向(N与S,W与E)分别取两个 方向之最大者作为队长,如图1所示. 日嘲困 [口 l [口 [妇 置 [蜀 图1环形监测器设置图 系统的输入:东西和南北方向的车流量;系统的输出:东西 和南北方向的红,黄,绿灯. 为实现模糊控制,将绿灯时间分为固定时间和绿灯延时两 部分,固定的绿灯时间t1和延时时间t2.取tl=1Os,t2时间根 据车流量的变化进行模糊决策,由于东西方向和南北方向的红 绿灯时间关系固定,最终都归结到对当前绿灯的延时上. 1.2模糊控制器系统设计 1-2.1输入量的模糊化 将测得的队长视为模糊变量X,通常车辆连同车辆问的距 离约为5m,则在100m的检测区内可能滞留的车辆最大数量约 为2O辆.则检测区的车辆数X的论域为(O~2O),将其分为5个 模糊子集:很少(x1),少(x2),中等(x3),多(x4),很多(x5),如 表1所示. 表1输入变量X的语言变量隶属度表 0J1J2I4j56J7—1_l12l13l4J15 It11075051025l{l jjJJ075】j075025JJJJ 一—LI1025075jl07505f)25I JJIJ025J05J075{J075 i1025 1-2_2输出变量Y的模糊化 对于不太大的路口,t2取O-30s的时间较为合适,其论域 为(0-30),将其分为5个模糊子集,分别为:很短(y1),短(y2), 中等(y3),长(y4),很长(y5),如表2所示. 表2输出变量Y的语言变量隶属度表 510l5202530 Yl10O803 Y207l0O6O2 Y3071006O2 Y40lO810O1 Y502lO 1.2.3选取模糊控制规则 根据输入输出量以及合理的精度,本系统选取如下的控制 规则. 规则
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