专利名称：交通系统用模糊控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种交通系统用模糊控制器。
背景技术：
交通系统是一个具有随机性、模糊性和不确定性的复杂系统，因此其数学模型 的建立非常困难，有时甚至无法用现有的数学方法加以描述。即使经过多次简化已建 立的数学模型，它的求解还必须简化计算才能完成。所以经典控制法很难得到满意的效 果。模糊控制是一种无须数学模型的控制方法，它能模仿有经验的交警指挥交通时的思 路，达到很好的控制效果。
实用新型内容本实用新型的主要目的在于提供一种交通系统用模糊控制器，以模仿有经验的 交警指挥交通时的思路，达到很好的控制效果。本实用新型中，该交通系统包括交通信号灯，且还包括复数个传感器和计数 器，各传感器分设于各入口车道的近端和远端以检测各入口车道到达及离开的车辆，并 将检测结果脉冲传输至计数器以确定的各入口车道的车流量；该模糊控制器与上述计数 器及交通信号灯电连接，包括模糊控制表模块，用于根据模糊控制规则建立模糊控制表；控制模块，用于根据各计数器确定的各入口车道的车流量，在该模糊控制表中 查找与之对应的模糊时间，并根据该模糊时间控制各方向各个交通信号灯的工作状态。于一具体实施例中，所述传感器及交通信号灯分设于十字路口的东南西北各方 向，上述控制模块则具体用于根据各计数器确定的各入口车道的车流量计算模糊周期和 绿信比，并根据该模糊周期和绿信比查找该模糊控制表以确定模糊时间；其中，所述绿 信比为东西方向总的车流量与南北方向总的车流量的比值；所述模糊周期与东西方向及 南北方向总的车流量之和呈递增关系。于一具体实施例中，上述控制模块包括南北方向的绿灯直行单元，用于根据该模糊周期和绿信比在该模糊控制表中查 找出的南北方向绿灯直行的模糊时间，并将该南北方向绿灯直行的模糊时间与固定时间 叠加，计算出南北方向的绿灯直行时间；以及东西方向的绿灯直行单元，用于根据该模糊周期和绿信比在该模糊控制表中查 找出的东西方向绿灯直行的模糊时间，并将该东西方向绿灯直行的模糊时间与固定时间 叠加，计算出东西方向的绿灯直行时间。较佳的，所述传感器与计数器之间还连接有定时器，且所述计数器只有在对应 的该传感器持续闭合0.5秒后才将该脉冲传输至计数器，从而可有效消除干扰及抖动，确 保了该模糊控制系统运行的稳定性和可靠性。所述计数器只有在对应的该传感器持续闭 合时长等于或大于所定的时长后才将该脉冲传输至计数器。[0012]较佳的，上述模糊控制器可设有两套模糊控制规则以建立分别对应于白天和夜 晚的两套模糊控制表，且所述模糊控制器还用于在查表之前先确定目标模糊控制表；如 此则可以进一步提高该模糊控制系统的运行效率。本实用新型中，所述模糊控制器可选自可编程控制器，以依据其具有的高可靠 性及较强抗干扰能力来确保了该模糊控制系统运行的稳定性和可靠性。本实用新型提供的交通系统用模糊控制器，当交通量逐渐增大时，可以有效地 减少延误车队长和车辆平均延误时间。
图1为本实用新型实施例提供的交通系统的结构框图；图2为本实用新型实施例提供的十字路口元器件布置示意图。具体实施例下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式
做详细描述。本实用新型的一较佳实施例提供的模糊控制器应用于如图1及图2所示的控制 十字路口的交通信号灯的交通系统中，该交通系统包括交通信号灯，设于十字路口的东南西北各方向，并由红、黄、绿三种交通信号 灯组成。传感器，设于各入口车道的近端和远端。如图2所示，该传感器由传感器1至传感器8组成，分别用于检测各入口东西 直行及南北直行车道到达及离开的车辆，并将检测结果脉冲传输至计数器以确定的各入 口车道的车流量。其中，各车道中，一个传感器设在十字路口处，用于检测离开的车辆 数；另一个设在距第一个传感器约IOOm处，用于检测到达的车辆数；当有车辆到来， 该传感器闭合，为了防止抖动，消除干扰，如图1所示，该传感器与计数器之间还连接 有定时器，该定时器所定的时长为0.5s，且计数器只有在对应的该传感器持续闭合0.5秒 后才将该脉冲传输至计数器，以此确保该模糊控制系统运行的稳定性和可靠性。本实施例提供的模糊控制器，其选自具有的高可靠性及较强抗干扰能力的可编 程控制器(PLC)，用于计算控制变量、执行模糊量化处理、设置模糊控制规则、以及执 行模糊推理和清晰化处理等操作。主要包括模糊控制表模块，用于根据模糊控制规则建立模糊控制表；其中，该模糊控制 规则可从历史数据中进行提取，或根据经验值进行灵活设置；控制模块，用于根据各计数器确定的各入口车道的车流量计算模糊周期和绿信 比，并根据该模糊周期和绿信比查找该模糊控制表以确定各方向的绿灯时间和红灯时 间，并以该时间控制各个交通信号灯的工作状态。本实施例中，传感器1和传感器2与对应的定时器及计数器配合以统计出该十 字路口由东向西方向直行的车流量(及车辆数)，传感器3和传感器4与对应的定时器及 计数器配合以统计出该十字路口由西向东方向直行的车流量；同理，传感器5和传感器6 与对应的定时器及计数器配合以统计出该十字路口由南向北方向直行的车流量，传感器7 和传感器8与对应的定时器及计数器配合以统计出该十字路口由北向南方向直行的车流 量。其中，上述所述的绿信比为东西方向总的车流量与南北方向总的车流量的比值，而 上述模糊周期则由东西方向及南北方向总的车流量之和来决定，通常，该模糊周期与西方向及南北方向总的车流量之和呈递增关系。与之对应的，本实施例中的模糊控制器(如图1所示)至少包括南北方向的绿灯直行单元，用于根据该模糊周期和绿信比在该模糊控制表中查 找出的南北方向绿灯直行的模糊时间，并将该南北方向绿灯直行的模糊时间与固定时间 (其中，该固定时间为模糊时间为0状态下的南北方向的绿灯所亮的时间)，计算出南北 方向的绿灯直行时间；东西方向的绿灯直行单元，用于根据该模糊周期和绿信比在该模糊控制表中查 找出的东西方向绿灯直行的模糊时间，并将该东西方向绿灯直行的模糊时间与固定时间 (其中，该固定时间为模糊时间为0状态下的东西方向的绿灯所亮的时间)叠加，计算出 东西方向的绿灯直行时间。较佳的，上述交通信号灯的模糊控制系统还包括与模糊控制器协同作业的PC 机，该PC机内置或外置有寄存器以对该交通系统的当前的变量因子及控制指令进行有效 的存储，并有该PC机的CPU进行合理地转发、资源调度及执行。补充说明的是，为简化设计，本实施例对于东西向左拐及南北向左拐的交通灯 控制主要采用现有的定时控制方式来执行。但本实用新型的保护范围不限于此，在其他 的实施例中，也可以增设传感器及计数器来统计东西向左拐及南北向左拐的车流量，并 以此进行与之对应的模糊控制。本实施例提供的交通系统及其模糊控制器，在某路口经过了试运行并现场测 试，并与传统的定时控制方法进行了比较，比较结果表明在交通流较小或接近定时配 时的预期量时，模糊控制与定时控制方法并无太大差别，而当交通量逐渐增大时，本系 统的模糊控制的优势就明显起来，可以有效地减少延误车队长和车辆平均延误时间，其 中南北方向和东西方向的平均延误分别较定时控制的减少6.74%和5.32%。以上，仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于 此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变 化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该 以权利要求所界定的保护范围为准。
权利要求1.一种交通系统用模糊控制器，该交通系统包括交通信号灯，其特征在于，该交通 系统还包括复数个传感器和计数器，各传感器分设于各入口车道的近端和远端以检测各 入口车道到达及离开的车辆，并将检测结果脉冲传输至计数器以确定的各入口车道的车 流量；该模糊控制器与上述计数器及交通信号灯电连接，包括模糊控制表模块；控制模块，用于根据各计数器确定的各入口车道的车流量，在该模糊控制表中查找 与之对应的模糊时间，并根据该模糊时间控制各方向各个交通信号灯的工作状态。
2.根据权利要求1所述的交通系统用模糊控制器，其特征在于，所述模糊控制器选自 可编程控制器。
3.根据权利要求1所述的交通系统用模糊控制器，其特征在于，所述传感器与计数器 之间还连接有消除干扰及抖动用定时器，且所述计数器只有在对应的该传感器持续闭合 时长等于或大于所定的时长后才将该脉冲传输至计数器。
4.根据权利要求1所述的交通系统用模糊控制器，其特征在于，所述交通信号灯包括 设于各方向的红、黄、绿三种交通信号灯。
5.根据权利要求1所述的交通系统用模糊控制器，其特征在于，还包括与该模糊控制 器连接的PC机，该PC机内置或外置有寄存器。
专利摘要本实用新型公开一种交通系统用模糊控制器，以模仿有经验的交警指挥交通时的思路，达到很好的控制效果。该交通系统包括交通信号灯，且还包括复数个传感器和计数器，各传感器分设于各入口车道的近端和远端以检测各入口车道到达及离开的车辆，并将检测结果脉冲传输至计数器以确定的各入口车道的车流量；该模糊控制器与上述计数器及交通信号灯电连接，包括模糊控制表模块，用于根据模糊控制规则建立模糊控制表；控制模块，用于根据各计数器确定的各入口车道的车流量，在该模糊控制表中查找与之对应的模糊时间，并根据该模糊时间控制各方向各个交通信号灯的工作状态。
文档编号G08G1/08GK201796499SQ201020127398
公开日2011年4月13日 申请日期2010年3月10日 优先权日2010年3月10日
发明者朱秀斌, 李晓艳 申请人:淄博职业学院