基于PLC實(shí)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(jì)采用當(dāng)今模糊控制算法的主流算法—簡(jiǎn)易模糊推理算法。對(duì)于每個(gè)確定的輸入x和y值對(duì)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(duì)應(yīng)的不同模糊子集的從屬度；ti為輸出各模糊子集所對(duì)應(yīng)的重心值。

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　 4.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　模糊控制器采用三菱的fx2n型plc，通過編程來實(shí)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(shí)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(jì)

　 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(shí)現(xiàn)，基于交叉路口車輛等待長(zhǎng)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(cè)區(qū)中各檢測(cè)器顯示值,計(jì)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(jì)算出實(shí)際換向后綠燈的時(shí)間長(zhǎng)度t。

5 運(yùn)行測(cè)試及結(jié)果分析

　 本文設(shè)計(jì)的基于plc的模糊交通控制系統(tǒng)，在某路口經(jīng)過了試運(yùn)行并現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，并與傳統(tǒng)的定時(shí)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(shí)配時(shí)的預(yù)期量時(shí),模糊控制與定時(shí)控制方法并無太大差別,而當(dāng)交通量逐漸增大時(shí),本系統(tǒng)的模糊控制的優(yōu)勢(shì)就明顯起來,可以有效地減少延誤車隊(duì)長(zhǎng)和車輛平均延誤時(shí)間，其中南北方向和東西方向的平均延誤分別較定時(shí)控制的減少6.74%和5.32%。

表2 模糊控制與定時(shí)控制方案效果比較對(duì)照表

6 結(jié)束語(yǔ)

　 理論與實(shí)踐證實(shí)，應(yīng)用可編程控制器plc對(duì)十字路口交通信號(hào)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(jiǎn)單。操作方便，具有較好的應(yīng)用推廣價(jià)值，適合目前我國(guó)交通控制與管理的現(xiàn)狀。