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基于模糊逻辑的智能交通信号控制方法及仿真研究

作　者: 谢子青
导　师: 熊静琪；沈伟
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: 模糊控制 父子灯控制 PLC 单交叉口
分类号: U491.54
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 42次
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内容摘要


智能交通信号控制技术是改善城市道路交通状况、提升道路通行能力的研究热点之一。由于交通系统复杂多变,不确定性、随机性较强,很难对其创建精确的数学模型,因此传统的交通控制理论与方法不能对其实现有效控制。模糊控制方法是一种通过模拟人类大脑的思维方式、利用专家的工作实践经验进行决策、不需要精确的数学模型进行控制的智能控制方法,在城市智能交通控制方面的应用前景广阔。本文以两相位单十字交叉路口作为研究对象,提出了高峰状态的定时控制和非高峰时期的模糊控制相结合的一种城市道路口交通控制方法,克服了模糊控制在高峰时期控制效果不佳的状态,发挥了传统定时控制的优势。通过研究和设计相应的模糊控制规则以及推理单元完成了模糊算法的设计,并运用MATLAB软件对其进行了仿真,仿真结果表明控制效果良好。本文采用了由三菱公司的PLC作下位机,计算机作上位机的方法来组成现场总线结构,并采用三菱公司的GX Developer编程软件进行了PLC的程序设计,利用MCGS组态软件开发了上位机监控界面。针对我国的混合交通现状、研究对象中东西方向路段上非机动车流量大、隔一段路有学校的特征,采取了东西路口非机动车先行的控制原则,设置路口与学校大门口的父子灯控制及校门口自助式行人过街按钮装置,可以一定程度上改善机动车、非机动车相互制约交通状况及学生上下学过马路时与车辆抢道的现象,提高了安全性。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-16
  1.1 城市交通信号控制系统的发展现状  9-13
    1.1.1 国外交通信号控制机的现状  10-12
    1.1.2 中国交通信号控制系统的现状  12-13
  1.2 课题研究意义  13-14
  1.3 本论文主要工作  14-16
第二章 交通信号控制的理论基础  16-25
  2.1 城市道路平面交叉路口的类型  16-17
  2.2 信号灯控制的基本参数  17-18
  2.3 信号灯基本控制方式  18-20
    2.3.1 定时控制  18-19
    2.3.2 感应式交通信号控制  19-20
    2.3.3 自适应控制方式  20
  2.4 交通信号灯控制系统类型  20-21
  2.5 模糊控制理论概述  21-25
    2.5.1 模糊逻辑的提出与发展  22
    2.5.2 模糊控制的一般原则与传统控制的关系  22-24
    2.5.3 模糊控制的特点  24
    2.5.4 设计步骤  24-25
第三章 十字路口交通信号的模糊控制算法研究  25-42
  3.1 模糊逻辑在交通控制中的应用  25-26
  3.2 交叉路口交通状况调查  26-29
    3.2.1 交叉口交通流量的调查  26-28
    3.2.2 交通流量特征及控制效果分析  28-29
  3.3 控制方案  29-30
  3.4 模糊控制器的工作流程  30-31
  3.5 模糊控制器的设计  31-39
    3.5.1 模糊控制输入量与输出量的确定  31-32
    3.5.2 输入、输出变量的模糊化  32-35
    3.5.3 模糊规则的设计  35-37
    3.5.4 模糊推理算法与解模糊  37-39
  3.6 模糊控制器控制效果仿真  39-40
    3.6.1 模糊控制仿真程序流程图  39
    3.6.2 仿真实验  39-40
  3.7 定时控制的配时设计  40-42
第四章 十字路口智能交通控制的整体设计  42-62
  4.1 PLC 简介  42-45
    4.1.1 PLC 的基本结构  43-44
    4.1.2 PLC 的工作原理  44-45
  4.2 PLC 控制系统设计原则和设计步骤  45-48
    4.2.1 设计原则  45-46
    4.2.2 设计步骤  46-48
  4.3 交叉口信号的设置  48-49
    4.3.1 交通信号灯的设置依据  48-49
    4.3.2 父子灯的设置  49
  4.4 系统的硬件总体设计  49-53
    4.4.1 PLC 的选型  50
    4.4.2 PLC 的I/O 分配及外部接线  50-52
    4.4.3 车辆检测电路  52-53
    4.4.4 异常检测单元  53
  4.5 系统的软件设计  53-58
    4.5.1 下位机软件的开发环境  53-54
    4.5.2 控制时序图  54-55
    4.5.3 程序设计  55-58
  4.6 上位计算机的可视化窗口的设计  58-62
    4.6.1 通讯方式  59-60
    4.6.2 智能交通监控主界面  60-61
    4.6.3 测试结果  61-62
第五章 总结与展望  62-64
  5.1 工作总结  62
  5.2 工作展望  62-64
致谢  64-65
参考文献  65-67
攻读学位期间参加的研究课题及取得成果  67-68

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 交通工程与公路运输技术管理 > 交通工程与交通管理 > 线路交通安全设施 > 交通控制
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