基于PLC實現(xiàn)道路十字路口交通燈模糊控制系統(tǒng)

表1 模糊規(guī)則表

　 3.4 模糊推理算法與解模糊

　 從模糊規(guī)則得到的結(jié)果仍然是模糊量，還要經(jīng)過模糊推理算法還原為精確量才能輸出。本設(shè)計采用當(dāng)今模糊控制算法的主流算法—簡易模糊推理算法。對于每個確定的輸入x和y值對應(yīng)不同的模糊子集，具有不同的從屬度。由此而激活的多條模糊規(guī)則以取小的策略求出各輸出于模糊集的從屬度，然后再采用重心法(加權(quán)平均法)解模糊，求出t2的精確值：

　 式中：μi為確定的x、y輸入值所對應(yīng)的不同模糊子集的從屬度；ti為輸出各模糊子集所對應(yīng)的重心值。

4 系統(tǒng)設(shè)計

　 4.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　模糊控制器采用三菱的fx2n型plc，通過編程來實現(xiàn)交通調(diào)度過程控制。圖3所示的模糊控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及a/d轉(zhuǎn)換由模擬量輸入模塊fx2n-2ad完成，d/a轉(zhuǎn)換由模擬量輸出模塊fx2n-2da完成。

圖3 plc實現(xiàn)模糊控制的硬件連接

　其中y10-y12是東西方向紅綠燈的控制線路,y13-y15則是南北方向的控制線路,yo-y7則是控制7段顯示器的控制線路。

　 4.2 軟件設(shè)計

　 plc編程能力強(qiáng)，可以將模糊化.模糊決策和解模糊方便地用軟件來實現(xiàn)，基于交叉路口車輛等待長度的變周期交通模糊控制器模糊判決子程序的算法流程如圖4所示。

　 首先分別讀入紅綠燈方向檢測區(qū)中各檢測器顯示值,計算最大車輛數(shù)x和y然后將x和y分別乘以量化因子,求得相應(yīng)論域元素表征的查找控制表所需的x和y,并根據(jù)表4模糊控制規(guī)則表查得輸出控制量的論域值t最后將其代入公式15+ki×t, 可計算出實際換向后綠燈的時間長度t。

5 運行測試及結(jié)果分析

　 本文設(shè)計的基于plc的模糊交通控制系統(tǒng)，在某路口經(jīng)過了試運行并現(xiàn)場測試，并與傳統(tǒng)的定時控制方法進(jìn)行了比較(見表2所示)，比較結(jié)果表明：在交通流較小或接近定時配時的預(yù)期量時,模糊控制與定時控制方法并無太大差別,而當(dāng)交通量逐漸增大時,本系統(tǒng)的模糊控制的優(yōu)勢就明顯起來,可以有效地減少延誤車隊長和車輛平均延誤時間，其中南北方向和東西方向的平均延誤分別較定時控制的減少6.74%和5.32%。

表2 模糊控制與定時控制方案效果比較對照表

6 結(jié)束語

　 理論與實踐證實，應(yīng)用可編程控制器plc對十字路口交通信號燈進(jìn)行模糊控制,其控制效果要比定周期方法的控制效果明顯，尤其適用在車輛信息量比較大的交叉路口。由于使用plc作為本系統(tǒng)控制器的核心，系統(tǒng)編程簡單。操作方便，具有較好的應(yīng)用推廣價值，適合目前我國交通控制與管理的現(xiàn)狀。