專利名稱：交通信號燈的模糊控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種交通信號燈的模糊控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
交通系統(tǒng)是一個具有隨機性、模糊性和不確定性的復(fù)雜系統(tǒng)，因此其數(shù)學(xué)模型的 建立非常困難，有時甚至無法用現(xiàn)有的數(shù)學(xué)方法加以描述。即使經(jīng)過多次簡化已建立的數(shù) 學(xué)模型，它的求解還必須簡化計算才能完成。所以經(jīng)典控制法很難得到滿意的效果。模糊 控制是一種無須數(shù)學(xué)模型的控制方法，它能模仿有經(jīng)驗的交警指揮交通時的思路，達到很 好的控制效果。
實用新型內(nèi)容本實用新型的主要目的在于提供一種交通信號燈的模糊控制系統(tǒng)，以模仿有經(jīng)驗 的交警指揮交通時的思路，達到很好的控制效果。為此，本實用新型提供的交通信號燈的模糊控制系統(tǒng)包括交通信號燈；設(shè)于各入口車道的近端和遠端的傳感器，分別用于檢測各入口車道到達及離開的 車輛，并將檢測結(jié)果脈沖傳輸至計數(shù)器以確定的各入口車道的車流量；以及與上述計數(shù)器及交通信號燈電連接的模糊控制器，該模糊控制器進一步包 括模糊控制表模塊，以及控制模塊，用于根據(jù)各計數(shù)器確定的各入口車道的車流量，在該模糊控制表中查 找與之對應(yīng)的模糊時間，并根據(jù)該模糊時間控制各方向各個交通信號燈的工作狀態(tài)。于一具體實施例中，所述傳感器及交通信號燈分設(shè)于十字路口的東南西北各方 向，上述控制模塊則具體用于根據(jù)各計數(shù)器確定的各入口車道的車流量計算模糊周期和綠 信比，并根據(jù)該模糊周期和綠信比查找該模糊控制表以確定模糊時間；其中，所述綠信比為 東西方向總的車流量與南北方向總的車流量的比值；所述模糊周期與東西方向及南北方向 總的車流量之和呈遞增關(guān)系。于一具體實施例中，上述控制模塊包括南北方向的綠燈直行單元，用于根據(jù)該模糊周期和綠信比在該模糊控制表中查找 出的南北方向綠燈直行的模糊時間，并將該南北方向綠燈直行的模糊時間與固定時間疊 加，計算出南北方向的綠燈直行時間；以及東西方向的綠燈直行單元，用于根據(jù)該模糊周期和綠信比在該模糊控制表中查找 出的東西方向綠燈直行的模糊時間，并將該東西方向綠燈直行的模糊時間與固定時間疊 加，計算出東西方向的綠燈直行時間。較佳的，所述傳感器與計數(shù)器之間還連接有消除干擾及抖動用定時器，且所述計 數(shù)器只有在對應(yīng)的該傳感器持續(xù)閉合時長等于或大于所定的時長后才將該脈沖傳輸至計 數(shù)器，從而可有效消除干擾及抖動，以此確保了該模糊控制系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。較佳的，上述模糊控制器可設(shè)有兩套模糊控制規(guī)則以建立分別對應(yīng)于白天和夜晚的兩套模糊控制表，且所述模糊控制器還用于在查表之前先確定目標(biāo)模糊控制表；如此則 可以進一步提高該模糊控制系統(tǒng)的運行效率。本實用新型中，所述模糊控制器可選自可編程控制器，以依據(jù)其具有的高可靠性 及較強抗干擾能力來確保了該模糊控制系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。本實用新型提供的交通信號燈的模糊控制系統(tǒng)，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。

圖1為本實用新型實施例提供的交通信號燈的模糊控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實用新型實施例提供的十字路口元器件布置示意圖。
具體實施例下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型的具體實施方式
做詳細(xì)描述。本實用新型的一較佳實施例提供一種交通信號燈的模糊控制系統(tǒng)，如圖1及圖2 所示，該系統(tǒng)應(yīng)用于十字路口的交通信號燈控制，包括交通信號燈，設(shè)于十字路口的東南西北各方向，并由紅、黃、綠三種交通信號燈組 成。傳感器，設(shè)于各入口車道的近端和遠端。如圖2所示，該傳感器由傳感器1至傳感器8組成，分別用于檢測各入口東西直行 及南北直行車道到達及離開的車輛，并將檢測結(jié)果脈沖傳輸至計數(shù)器以確定的各入口車道 的車流量。其中，各車道中，一個傳感器設(shè)在十字路口處，用于檢測離開的車輛數(shù)；另一個設(shè) 在距第一個傳感器約IOOm處，用于檢測到達的車輛數(shù)；當(dāng)有車輛到來，該傳感器閉合，為了 防止抖動，消除干擾，如圖1所示，該傳感器與計數(shù)器之間還連接有消除干擾及抖動用定時 器，該定時器所定的時長為0. 5s,且計數(shù)器只有在對應(yīng)的該傳感器持續(xù)閉合0. 5秒后才將 該脈沖傳輸至計數(shù)器，以此確保該模糊控制系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。本實施例的核心器件為模糊控制器，其選自具有的高可靠性及較強抗干擾能力的 可編程控制器(PLC)，用于計算控制變量、執(zhí)行模糊量化處理、設(shè)置模糊控制規(guī)則、以及執(zhí)行 模糊推理和清晰化處理等操作。主要包括模糊控制表模塊，用于根據(jù)模糊控制規(guī)則建立模糊控制表；其中，該模糊控制規(guī)則 可從歷史數(shù)據(jù)中進行提取，或根據(jù)經(jīng)驗值進行靈活設(shè)置；控制模塊，用于根據(jù)各計數(shù)器確定的各入口車道的車流量計算模糊周期和綠信 比，并根據(jù)該模糊周期和綠信比查找該模糊控制表以確定各方向的綠燈時間和紅燈時間， 并以該時間控制各個交通信號燈的工作狀態(tài)。本實施例中，傳感器1和傳感器2與對應(yīng)的定時器及計數(shù)器配合以統(tǒng)計出該十字 路口由東向西方向直行的車流量(及車輛數(shù))，傳感器3和傳感器4與對應(yīng)的定時器及計 數(shù)器配合以統(tǒng)計出該十字路口由西向東方向直行的車流量；同理，傳感器5和傳感器6與對 應(yīng)的定時器及計數(shù)器配合以統(tǒng)計出該十字路口由南向北方向直行的車流量，傳感器7和傳 感器8與對應(yīng)的定時器及計數(shù)器配合以統(tǒng)計出該十字路口由北向南方向直行的車流量。其 中，上述所述的綠信比為東西方向總的車流量與南北方向總的車流量的比值，而上述模糊周期則由東西方向及南北方向總的車流量之和來決定，通常，該模糊周期與西方向及南北 方向總的車流量之和呈遞增關(guān)系。與之對應(yīng)的，本實施例中的模糊控制器(如圖1所示)主要包括南北方向的綠燈直行單元，用于根據(jù)該模糊周期和綠信比在該模糊控制表中查找 出的南北方向綠燈直行的模糊時間，并將該南北方向綠燈直行的模糊時間與固定時間(其 中，該固定時間為模糊時間為0狀態(tài)下的南北方向的綠燈所亮的時間)，計算出南北方向的 綠燈直行時間；東西方向的綠燈直行單元，用于根據(jù)該模糊周期和綠信比在該模糊控制表中查找 出的東西方向綠燈直行的模糊時間，并將該東西方向綠燈直行的模糊時間與固定時間(其 中，該固定時間為模糊時間為0狀態(tài)下的東西方向的綠燈所亮的時間)疊加，計算出東西方 向的綠燈直行時間。較佳的，上述交通信號燈的模糊控制系統(tǒng)還包括與模糊控制器連接的PC機，該PC 機內(nèi)置或外置有寄存器；以對該交通系統(tǒng)的當(dāng)前的變量因子及控制指令進行有效的存儲， 并有該PC機的CPU進行合理地轉(zhuǎn)發(fā)、資源調(diào)度及執(zhí)行。補充說明的是，為簡化設(shè)計，本實施例對于東西向左拐及南北向左拐的交通燈控 制主要采用現(xiàn)有的定時控制方式來執(zhí)行。但本實用新型的保護范圍不限于此，在其他的實 施例中，也可以增設(shè)傳感器及計數(shù)器來統(tǒng)計東西向左拐及南北向左拐的車流量，并以此進 行與之對應(yīng)的模糊控制。本實施例提供的交通信號燈的模糊控制系統(tǒng)，在某路口經(jīng)過了試運行并現(xiàn)場測 試，并與傳統(tǒng)的定時控制方法進行了比較，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%。以上，僅為本實用新型的較佳實施例，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任 何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替 換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求 所界定的保護范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種交通信號燈的模糊控制系統(tǒng)，其特征在于，包括 交通信號燈；設(shè)于各入口車道的近端和遠端的傳感器，分別用于檢測各入口車道到達及離開的車 輛，并將檢測結(jié)果脈沖傳輸至計數(shù)器以確定的各入口車道的車流量；以及與上述計數(shù)器及交通信號燈電連接的模糊控制器，該模糊控制器進一步包括 模糊控制表模塊，以及控制模塊，用于根據(jù)各計數(shù)器確定的各入口車道的車流量，在該模糊控制表中查找與 之對應(yīng)的模糊時間，并根據(jù)該模糊時間控制各方向各個交通信號燈的工作狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通信號等的模糊控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊包括計算南北方向的綠燈直行時間的南北方向的綠燈直行單元；以及 計算東西方向的綠燈直行時間的東西方向的綠燈直行單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通信號燈的模糊控制系統(tǒng)，其特征在于，所述模糊控制器 選自可編程控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通信號燈的模糊控制系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器與計 數(shù)器之間還連接有消除干擾及抖動用定時器，且所述計數(shù)器只有在對應(yīng)的該傳感器持續(xù)閉 合時長等于或大于所定的時長后才將該脈沖傳輸至計數(shù)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通信號燈的模糊控制系統(tǒng)，其特征在于，所述交通信號燈 包括設(shè)于各方向的紅、黃、綠三種交通信號燈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通信號燈的模糊控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括與該模糊 控制器連接的PC機，該PC機內(nèi)置或外置有寄存器。
專利摘要本實用新型公開一種交通信號燈的模糊控制系統(tǒng)，以模仿有經(jīng)驗的交警指揮交通時的思路，達到很好的控制效果。該模糊控制系統(tǒng)包括交通信號燈；設(shè)于各入口車道的近端和遠端的傳感器，分別用于檢測各入口車道到達及離開的車輛，并將檢測結(jié)果脈沖傳輸至計數(shù)器以確定的各入口車道的車流量；以及與上述計數(shù)器及交通信號燈電連接的模糊控制器，該模糊控制器進一步包括模糊控制表模塊，用于根據(jù)模糊控制規(guī)則建立模糊控制表；控制模塊，用于根據(jù)各計數(shù)器確定的各入口車道的車流量，在該模糊控制表中查找與之對應(yīng)的模糊時間，并根據(jù)該模糊時間控制各方向各個交通信號燈的工作狀態(tài)。
文檔編號G08G1/08GK201876992SQ20102012741
公開日2011年6月22日 申請日期2010年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月10日
發(fā)明者李興忠, 王瑞霞 申請人:淄博職業(yè)學(xué)院