Hệ thống điều khiển đèn giao thông

15 505 3
Hệ thống điều khiển đèn giao thông

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

MỤC LỤC Mở đầu Chương 1: Hệ thống điều khiển đèn giao thông Hệ thống điều khiển đèn giao thông Thiết kế tiêu chuẩn ràng buộc Chương 2: Thiết kế điều khiển đèn giao thông logic mờ Các hàm thành viên đầu vào đầu Các luật mờ cho điều khiển đèn giao thông logic mờ Máy suy diễn giải mờ Ví dụ minh họa So sánh điều khiển giao thông logic mờ điều khiển giao 3 6 11 11 thông thời gian cố định theo quy ước Kết luận Tài liệu tham khảo 12 14 15 Page of 15 MỞ ĐẦU Giám sát điều khiển giao thông thành phố trở thành vấn đề nhiều quốc gia Với lượng xe cô 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 Vì 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 Page of 15 CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG Hệ thống điều khiển đèn giao thông Cơ có hai kiểu hệ thống điều khiển đèn giao thông theo quy ước sử dụng Một kiểu điều khiển sử dụng chu trình thời gian đặt trước để thay đổi đèn tín hiệu, kiểu kết hợp chu trình thời gian đặt trước với cảm biến (sensor) trạng thái gần làm thay đổi chu trình thời gian thay đổi đèn Trong trường hợp mật độ giao thông nhỏ không cần chu trình đèn màu xanh thông thường, cảm biến trạng thái gần chuyển đèn xe xuất Kiểu điều khiển phụ thuộc vào việc phải biết kiểu dòng giao thông giao lộ, thời gian cho chu trình tín hiệu xếp cảm biến trạng thái gần thực theo yêu cầu khách hàng cho giao lộ cụ thể Điều khiển đèn giao thông dựa vào công nghệ logic mờ biến thể điều khiển đèn giao thông theo quy ước sử dụng cho nhiều dạng giao thông giao lộ 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 Hình Cấu trúc tổng quát hệ thống điều khiển đèn giao thông logic mờ - Counter: đếm Page of 15 - 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 Cấu trúc tổng quát hệ thống điều khiển đèn giao thông logic mờ minh họa Hình 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; Page of 15 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 đồng tây đường đến chính; vi) Thời gian nhỏ lớn đèn xanh giây 20 giây Page of 15 CHƯƠNG 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 Hình Trong điều khiển đèn giao thông có hai biến mờ đầu vào chọn: lượng giao thông đến lượng giao thông xếp hàng Nếu phía bắc nam đèn xanh phía đến phía đông tây xem phía chờ ngược lại Biến mờ đầu thời gian mở rộng cần thiết cho đèn xanh phía đến (Extension) Như sở tình giao thông tại, luật logic mờ đưa đầu điều khiển mờ mở rộng không mở rộng thời gian đèn xanh Nếu mở rộng thời gian đèn xanh trạng thái đèn giao thông thay đổi thành trạng thái khác, cho phép giao thông từ giai đoạn luân phiên chuyển sang luồng Hình 2: Đầu mô giao lộ hệ thống Các hàm thành viên đầu vào đầu Điều khiển đèn giao thông có hàm thành viên cho biến mờ đầu vào đầu hệ thống Bảng trình bày biến mờ cho Arrival, Queue Extension hệ thống Ký hiệu cột bên phải ký hiệu tắt cho biến Page of 15 Bảng 1: Các biến cho arrival, queue extension điều khiển đèn giao thông Arrival Almost AN Few F Many MY Too Many TMY Queue Very small VSA Small S Medium M Large L Extension Zero Z Short S Medium M Longer L Mô tả đồ thị cho hàm thành viên biến ngôn ngữ trình bày Hình Chúng ta thấy trục y bậc hàm thành viên biến mờ Với trục x biến mờ đầu vào tín hiệu cảm biến lượng tử hoá số lượng xe Với biến mờ đầu ra, trục x độ dài thời gian mở rộng tính giây Từ Hình ta thấy xe gán tập mờ mạnh "Too Many" "Large" mô có hàm thành viên đầy đủ Với tập mờ "Many" "Medium", hàm thành viên đầy đủ xe v.v Với biến mờ đầu ra, tập mờ mạnh “Long” với hàm thành viên nằm dải giây, tập mờ mạnh “Medium” nằm giải giây Cấu hình hàm thành viên thực tuỳ theo quan sát hệ thống môi trường Tuy nhiên, độ rộng trung tâm hàm thành viên tập mờ dễ dàng thay đổi cấu hình theo tình điều kiện giao thông khác Ví dụ: giao lộ trật, số xe tập mờ "Too Many" "Large" cần tăng lên Mặt khác giao lộ đông hơn, chiều rộng hàm thành viên giảm xuống Chúng ta thể thấy điều khiển logic mờ chuyển tiếp từ tập mờ sang tập mờ khác cho ta chuyển đổi nhịp nhàng từ hoạt động điều khiển sang hoạt động điều khiển khác Như nảy sinh vấn đề cần phải chồng lấp tập mờ Nếu chồng lấp tập mờ hoạt động điều khiển giống với điều khiển hoá trị hai (hoạt động có bước giống nhau) Ngoài có chồng lấp nhiều tập hợp mờ, có nhiều mờ điều trở nên không rõ ràng Page of 15 hoạt động điều khiển Thực tế cho thấy nên chồng lấp tập mờ khoảng 25% Biến mờ đầu vào 1: Arrival Biến mờ đầu vào 1: Queue Biến mờ đầu ra: Extension (thời gian mở rộng) Hình Mô tả đồ thị hàm thành viên điều khiển logic mờ Dựa vào Hình ta đưa hàm thành viên cho ba biến mờ Arrival, Queue Extension Gọi xa số xe đến, xq số xe chờ, xt thời gian mở rộng cho biến mờ đầu ra, ta có: Hàm thành viên cho biến mờ Arrival: - Arrival.AN(xa) = (1 - xa/2) [...]... 2.5 và xq = 1.5 thì thời gian mở rộng cho đèn xanh là xt = 2 5 So sánh giữa điều khiển giao thông logic mờ và điều khiển giao thông thời gian cố định theo quy ước Bộ điều khiển logic mờ được kiểm tra trong nhiều tình huống giao thông khác nhau, từ giao thông với mật độ rất lớn đến giao thông có mật độ nhỏ Ở đây Page 12 of 15 chúng ta có 35 trường hợp giao thông được chọn ngẫu nhiên theo các khoảng... Tất cả ba kiểu điều khiển giao thông được so sánh và được tóm tắt bằng đồ thị chỉ số hiệu quả dưới đây trong tất cả 7 kiểu giao thông Page 13 of 15 KÊT LUẬN Bộ điều khiển logic mờ cho qua hơn 31% xe, với thời gian chờ trung bình ngắn hơn 5% so với mức tối thiểu về mặt lý thuyết của bộ điều khiển quy ước Hiệu quả thi hành cao hơn 72 % Tuy nhiên nếu so sánh với chuyên gia thì bộ điều khiển mờ bỏ qua... các khoảng thời gian khác nhau trong ngày để mô tả các tình trạng giao thông Hiệu quả của bộ điều khiển mờ này được so sánh với bộ điều khiển theo quy ước và một chuyên gia Tiêu chuẩn được sử dụng cho so sánh là số xe được phép đi qua tại một thời điểm và thời gian chờ trung bình Một biểu đồ cho thấy chỉ số hiệu quả tăng tối đa dòng giao thông và giảm thời gian chờ trung bình được thực hiện Ở đây chúng...3 Máy suy diễn và giải mờ Trong bộ điều khiển logic mờ khi các luật thích hợp được kích hoạt, thì mức thành viên của biến mờ đầu ra (thời gian mở rộng) được xác định bằng cách mã hoá các tập con mờ đứng trước, trong trường hợp này là Arrival và Queue Trong hệ thống điều khiển đèn giao thong logic mờ, kỹ thuật liên quan đến max-min được sử dụng Sử dụng kỹ thuật... luật được khởi động và sau đó được liên kết và đầu ra rõ thực sự có được thông qua việc giải mờ Có nhiều phương pháp giải mờ, trong bài này chúng ta sẽ giải mờ từ hàm thành viên của kết luận bằng cách tính trọng tâm của hàm mc(xt) (như phần ví dụ) Hình 4 Cấu hình của các luật mờ trong dạng thức ma trận cho điều khiển đèn giao thông 4 Một ví dụ minh họa Giả sử số xe đến xa = 2.5, số xe đợi xq = 1.5,

Ngày đăng: 06/01/2016, 09:19

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan