ứng dụng fuzzy logic điều khiển đèn giao thông + sourcecode

HỆ SUY DIỄN MỜ Ứng dụng logic mờ việc Điều khiển đèn giao thông Giảng viên hướng dẫn: Ths.Trương Hải Bằng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Anh Duy - 12520103 Nội dung • Bài toán thực tế • Hướng giải • Giải toán logic mờ • Cài đặt Matlab • Thử nghiệm • Tài liệu tham khảo • Demo Bài toán thực tế Giám sát điều khiển giao thông thành phố trở thành vấn đề nhiều quốc gia Với lượng xe cộ tăng nhanh đường phố cần phải tìm cách để giải vấn đề này, phát triển đường hệ thống xe điện không trung tâm thành phố, xây dựng vòng xoay, cầu vượt, cầu hành v.v phát triển hệ thống kiểm soát điều khiển giao thông tinh vi hướng giải Việc thực hệ thống điều khiển đèn giao thông thông minh sử dụng công nghệ logic mờ có khả thực thông minh người việc điều khiển đèn giao thông cần thiết giải toán logic mờ 3.1 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG Một đèn giao thông điều khiển theo kiểu logic mờ sử dụng cảm biến (sensor) đếm xe thay cho cảm biến trạng thái gần cho biết diện xe Việc đếm xe cung cấp cho điều khiển mật độ giao thông nhánh đường cho phép đánh giá tốt dạng giao thông thay đổi Khi phân bổ giao thông thay đổi bất thường, điều khiển mờ thay đổi đèn tín hiệu cách phù hợp giải toán logic mờ 3.1 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG H1.Cấu trúc tổng quát hệ thống điều khiển đèn giao thông dùng logic mờ • Counter: đếm • Queue: hàng đợi • Arrival: xe đến • Sensor: cảm biến • Traffic Lights Interface: Cột đèn giao thông • Fuzzy Logic Controller: Bộ điều khiển logic mờ • State machine: máy trạng thái Có hai cảm biến điện từ đặt nhánh đường Cảm biến thứ nằm sau đèn giao thông đếm số xe qua đèn giao thông, cảm biến thứ hai đặt sau cảm biến thứ đếm số xe tới giao lộ vị trí cách đèn khoảng D Số xe xác định chênh lệch việc đọc giá trị hai cảm biến Đây số cho hệ thống điều khiển theo quy ước đặt cảm biến trạng thái gần trước đèn giao thông thấy diện xe đợi giao lộ, số xe đợi đèn điều khiển giao thông Khoảng cách D hai cảm biến xác định phù hợp với kiểu dòng giao thông giao lộ cụ thể Bộ điều khiển logic mờ chịu trách nhiệm kiểm soát độ dài thời gian đèn xanh phù hợp với tình trạng giao thông Máy trạng thái điều khiển chuỗi trạng thái mà điều khiển giao thông logic mờ thực Có trạng thái cho giai đoạn đèn giao thông Có trạng thái mặc định xảy phát xe đến Trạng thái mặc định tương ứng với thời gian đèn xanh cho đường đến cụ thể, thông thường đường đến Trong chuỗi trạng thái, trạng thái bị bỏ qua xe chờ cho đường đến tương ứng Thiết kế tiêu chuẩn ràng buộc Trong việc phát triển hệ thống điều khiển đèn giao thông logic mờ, giả định sau thực hiện: i) Chỗ giao giao lộ đường với giao thông đến từ hướng bắc, tây, nam đông; ii) Khi giao thông từ bắc nam di chuyển, giao thông từ tây đông dừng ngược lại; iii) Rẽ trái rẽ phải không xem xét tới; iv) Bộ điều khiển logic mờ theo dõi mật độ giao thông bắc nam từ phía giao thông tây đông từ phía v) Giả sử nhánh đường đông tây đường đến chính; vi) Thời gian nhỏ lớn đèn xanh giây 20 giây giải toán logic mờ 3.2 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG LOGIC MỜ Một điều khiển giao thông logic mờ thiết kế cho giao lộ bốn đường độc lập: bắc, nam, đông, tây trình bày H.2 Input: • Số xe đến • Số xe xếp hàng output: • thời gian đèn xanh H2 Đầu mô giao lộ hệ thống giải toán logic mờ 3.2 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG LOGIC MỜ Các luật mờ: ta biểu diễn luật mờ dạng ma trận hình bên Queue Arrival AN F MY TMY VS Z S M L S Z S M M M Z Z S M L Z Z Z S giải toán logic mờ 3.2 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG LOGIC MỜ  Sau có đầu mờ giải mờ biến chúng thành đầu rõ giải toán logic mờ 3.2 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG LOGIC MỜ Ví dụ minh họa: Giả sử số xe đến xa = 2.5, số xe đợi xq = 1.5, hỏi thời gian mở rộng xt Áp dụng luật ta có: Luật 1: Arrival.TMY(2.5) = Queue.VSA(1.5) = 0.25 W1(Extension.L) = min(0; 0.25) = Luật 2:Arrival.F(2.5) = 0.75 Queue.VSA(1.5) = 0.25 W2(Extension.S) = min(0.75; 0.25) = 0.25 giải toán logic mờ 3.2 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG LOGIC MỜ  Ví dụ minh họa: Luật 3:Arrival.AN(2.5) = Queue.VSA(1.5) = 0.25 W3(Extension.Z) = min(0; 0.25) = Ở Wi trọng số luật thứ i, i = 1,2,3 Ta có: mc(xt) = W1 Extension.L(xt) + W2 Extension.S(xt) + W3 Extension.Z(xt) = Extension.L(xt) + 0.25 Extension.S(xt) + Extension.Z(xt) = 0.25 Extension.S(xt) giải toán logic mờ 3.2 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG LOGIC MỜ  Ví dụ minh họa: Tiếp theo ta giải mờ từ hàm thành viên kết luận cách tính trọng tâm hàm mc(xt) Moment mc(xt) là: Vậy Defuzzy(xt) = 1/0.5 = Vậy với xa = 2.5 xq = 1.5 thời gian mở rộng cho đèn xanh xt = Cài đặt matlab Cài đặt matlab Cài đặt matlab Cài đặt matlab Cài đặt matlab Cài đặt matlab Cài đặt matlab 5.thử nghiệm 6.Tài liệu tham khảo [1] Kok Khiang Tan, Marzuki Khalid and Rubiyah Yusof, INTELLIGENT TRAFFIC LIGHTS CONTROL BY FUZZY LOGIC, Artificial Intelligence Center - Universiti Teknologi Malaysia [2] Luận văn thạc sĩ khoa học CNTT – Đỗ Thành Vi Ngân - Ứng dụng logic mờ giải toán điều khiển đèn giao thông 7.Demo [...]... giải quyết bài toán bằng logic mờ 3.2 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG LOGIC MỜ Các hàm thành viên • Hàm thành viên cho biến mờ Arrival:         3 giải quyết bài toán bằng logic mờ 3.2 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG LOGIC MỜ Các hàm thành viên • Hàm thành viên cho biến mờ Queue:         3 giải quyết bài toán bằng logic mờ 3.2 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG LOGIC MỜ Các hàm thành viên... quyết bài toán bằng logic mờ 3.2 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG LOGIC MỜ Bộ mờ hóa: Input: Số xe đến và số xe đợi thì sẽ biến đổi thành lượng giao thông đến (Arrival) và lượng giao thông xếp hàng (Queue) Output: Thời gian đèn xanh được biến đổi thành thời gian mở rộng cần thiết cho đèn xanh (Extension) 3 giải quyết bài toán bằng logic mờ 3.2 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG LOGIC MỜ Các biến... toán bằng logic mờ 3.2 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG LOGIC MỜ Các luật mờ: ta có thể biểu diễn các luật mờ dưới dạng ma trận như hình bên dưới Queue Arrival AN F MY TMY VS Z S M L S Z S M M M Z Z S M L Z Z Z S 3 giải quyết bài toán bằng logic mờ 3.2 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG LOGIC MỜ  Sau khi có đầu ra mờ bộ giải mờ sẽ biến chúng thành đầu ra rõ 3 giải quyết bài toán bằng logic mờ... BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG LOGIC MỜ Ví dụ minh họa: Giả sử số xe đến xa = 2.5, số xe đợi xq = 1.5, hỏi thời gian mở rộng xt Áp dụng các luật ở trên ta có: Luật 1: Arrival.TMY(2.5) = 0 Queue.VSA(1.5) = 0.25 W1(Extension.L) = min(0; 0.25) = 0 Luật 2:Arrival.F(2.5) = 0.75 Queue.VSA(1.5) = 0.25 W2(Extension.S) = min(0.75; 0.25) = 0.25 3 giải quyết bài toán bằng logic mờ 3.2 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO. .. GIAO THÔNG LOGIC MỜ  Ví dụ minh họa: Luật 3:Arrival.AN(2.5) = 0 Queue.VSA(1.5) = 0.25 W3(Extension.Z) = min(0; 0.25) = 0 Ở đây Wi là trọng số của luật thứ i, i = 1,2,3 Ta có: mc(xt) = W1 Extension.L(xt) + W2 Extension.S(xt) + W3 Extension.Z(xt) = 0 Extension.L(xt) + 0.25 Extension.S(xt) + 0 Extension.Z(xt) = 0.25 Extension.S(xt) 3 giải quyết bài toán bằng logic mờ 3.2 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG... 6.Tài liệu tham khảo [1] Kok Khiang Tan, Marzuki Khalid and Rubiyah Yusof, INTELLIGENT TRAFFIC LIGHTS CONTROL BY FUZZY LOGIC, Artificial Intelligence Center - Universiti Teknologi Malaysia [2] Luận văn thạc sĩ khoa học CNTT – Đỗ Thành Vi Ngân - Ứng dụng logic mờ giải bài toán điều khiển đèn giao thông 7.Demo ... Extension.S(xt) 3 giải quyết bài toán bằng logic mờ 3.2 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG LOGIC MỜ  Ví dụ minh họa: Tiếp theo ta giải mờ từ hàm thành viên của kết luận bằng cách tính trọng tâm của hàm mc(xt) Moment mc(xt) là: Vậy Defuzzy(xt) = 1/0.5 = 2 Vậy với xa = 2.5 và xq = 1.5 thì thời gian mở rộng cho đèn xanh là xt = 2 4 Cài đặt trên matlab 4 Cài đặt trên matlab 4 Cài đặt trên matlab 4 Cài ... soát điều khiển giao thông tinh vi 2 hướng giải Việc thực hệ thống điều khiển đèn giao thông thông minh sử dụng công nghệ logic mờ có khả thực thông minh người việc điều khiển đèn giao thông. .. gần trước đèn giao thông thấy diện xe đợi giao lộ, số xe đợi đèn điều khiển giao thông Khoảng cách D hai cảm biến xác định phù hợp với kiểu dòng giao thông giao lộ cụ thể Bộ điều khiển logic mờ... thống điều khiển đèn giao thông logic mờ, giả định sau thực hiện: i) Chỗ giao giao lộ đường với giao thông đến từ hướng bắc, tây, nam đông; ii) Khi giao thông từ bắc nam di chuyển, giao thông