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摘 要

当前科技飞速进步、社会迅猛发展，交通在人们社会生活中的作用也是日益突出。而随着汽车保有量的快速增长，交通状况越来越复杂，出现的交通问题也越来越多，尤其表现在交叉口。本文在分析城市交通信号控制研究现状和交叉口交通信号控制原理、模糊控制理论的基础上，设计了单交叉口交通信号模糊控制系统。分级模糊控制能有效减少模糊规则数，易于提取模糊规则，适合于交通状况复杂的城市交叉口交通信号控制。控制步骤是先确定论域和模糊子集，根据专家经验，建立三角形的隶属函数，根据隶属度函数的定义求出输入变量对各模糊集合的隶属度，完成了模糊化的工作，采用相关的模糊控制规则即模糊推理得到相应的模糊集合，然后解模糊将一个模糊量变为清晰量，最后将解模糊后得到的内部论域变换到控制量的真实论域上，直接对被控对象实施控制操作。通过相应的交通控制系统的延误评价指标分析得到建立模糊控制之后十字交叉口的交通效应确实更好，从而达到优化控制的目的。

关键词：十字交叉口;信号控制;模糊控制;延误分析

Abstract

The rapid technological progress and rapid social development, traffic in people's social life is also increasingly prominent role. With the volume of motor vehicles and maintain the rapid growth of traffic situation more complex, there's more and more traffic problems, particularly in the performance of intersections. This article in analyzes the municipal transportation signal control research present situation and the road intersection traffic signal control principle, in the fuzzy control theory foundation, has designed the single road intersection traffic signal fuzzy control system. Grades the fuzzy control is able to reduce the fuzzy regular number effectively, easy to withdraw the fuzzy rule, suits in the traffic condition complex city road intersection traffic signal control. The control step is determined the first universe of discourse and the fuzzy subset, experience according to the expert, establish the triangle the membership function, extracts the input variable according to the degree of membership function's definition to each fuzzy set degree of membership, has completed the fuzzy work, uses the related fuzzy control rule namely fuzzy reasoning to obtain the corresponding fuzzy set, then the solution blurs a fuzzy quantitative change is the clear quantity, after finally will solve fuzzily, obtains the internal universe of discourse transforms to the control quantity real universe of discourse, directly to controlled plant implementation control operation. Is under the establishment fuzzy control after the corresponding traffic control system's delay uating indicator analysis the cross road intersection's transportation effect truly is better, thus achieves the optimized control the goal.

key word: Cross road intersection; Signal control; Fuzzy control; The delay analyzes

目 录

第1章 绪论 …………………………………………………1

1.1十字交叉口交通信号控制的背景和意义……………………1

1.2十字交叉口交通信号控制的研究现状………………………2

1.3论文的主要内容和各章节安排………………………………2

第2章 交通信号控制的基本参数 …………………………4

2.1交通信号灯的设置依据 ……………………………………4

2.2交通信号控制的主要参数……………………………………6

2.2.1周期 ………………………………………………………6

2.2.2相位 ………………………………………………………6

2.2.3有效绿灯时间与绿信比 …………………………………7

2.2.4交通流量 …………………………………………………8

2.2.5饱和流量 …………………………………………………8

2.2.6流量比率 …………………………………………………8

2.2.7起动损失时间 ……………………………………………8

2.3信号控制常用的性能指标……………………………………8

2.3.1通行能力 …………………………………………………8

2.3.2饱和度 ……………………………………………………9

2.3.3停车率 ……………………………………………………9

2.3.4平均延误时间 ……………………………………………9

2.3.5平均排队长度 ……………………………………………10

2.4交通信号控制的基本方式……………………………………10

2.5交通信号控制系统的简单概述………………………………13

2.5.1 TRANSYT系统 ……………………………………………13

2.5.2 SCATS系统 ………………………………………………14

2.5.3 SCOOT系统 ………………………………………………16

第3章 模糊控制基本理论 …………………………………18

3.1模糊控制的简单概述…………………………………………18

3.1.1模糊控制的发展背景 ……………………………………18

3.1.2模糊控制的特点 …………………………………………18

3.1.3模糊控制器原理 …………………………………………19

3.1.4实现模糊控制的具体步骤 ………………………………20

3.2模糊控制理论的有关概念……………………………………22

3.2.1模糊子集 …………………………………………………22

3.2.2模糊集合隶属函数的建立 ………………………………22

3.2.3模糊语言 …………………………………………………24

3.2.4模糊推理 …………………………………………………27

第4章 模糊控制器的设计 …………………………………30

4.1控制器的设计思想……………………………………………30

4.2相位设置………………………………………………………32

4.3模块设计………………………………………………………33

4.3.1相位红灯方向模块 ………………………………………33

4.3.2相位绿灯方向模块 ………………………………………36

4.3.3决策模块 …………………………………………………39

第5章 十字交叉口的控制系统仿真 ……………………41

5.1信号控制系统的仿真 ………………………………………41

5.1.1仿真过程…………………………………………………42

总结与展望 ……………………………………………………45

参考文献 ………………………………………………………46

致 谢……………………………………………………………47