单交叉口交通信号模糊控制器仿真与设计(2)

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结论 32

致谢 33

参考文献 34

1 绪论

1.1 研究背景

伴随着汽车工业的发展，人类的交通终于进入了现代化的轨道。从二十世纪初汽车逐渐普及以后，汽车已经走进了寻常大众的生活。伴随机动车而来的，是道路交通流量急剧增大。交通拥挤的加剧，使得交通事故增加，交通能源浪费增加，环境污染变重。这不仅给人们的日常出行，人身安全带来了危险，而且阻碍了经济的发展，给社会造成了巨大的经济损失。这也成为了世界各国在城市化发展进程中面临的重要难题之一。

在交通状况日益恶化的背景下，为了最大效率的利用道路，提高车辆行驶的安全性，如何科学合理地进行交通信号控制成为人们越来越关注的问题。城市交通系统是一个复杂的，难以用单一精确地数学函数模型进行描述的综合系统[1]。

交叉口作为一个典型而常见的交通模型，是城市道路网中最常见的咽喉要道，在公路交通中起到重要作用。不同流向的交通流在交叉口汇聚相交，引发了车流的合流，冲突等问题。据统计，接近80%的城市道路拥堵问题均由交叉口引发。在城市道路建设还未能足够完善的情况下，采用先进的交通信号控制系统，对交叉口交通流进行合理的管理与控制，可以提高交叉口的通行能力，一方面可以有效提高车辆通过交叉口的速度，减少延误，减少人们的出行时间，另一方面可以避免交通堵塞，提高交通设施利用率，并可缓解由于堵塞带来的更多尾气污染和延误造成的无形社会成本浪费，合理利用土地与能源[2]。

1965年美国的扎德教授首次提出了模糊集合的概念。该理论采用语言分析的数学形式描述难以给出精确数学定义的实际对象。由于模糊理论的出现，使概念性的语言能直接通过数学公式表示，并由计算机处理，从而对复杂系统做出符合实际的逻辑描述和决策方案。由于它的先进性，模糊控制理论蓬勃发展，逐渐应用到化工控制，交通控制等众多领域，在和传统的控制方法相比后，展现了它强大的生命力和显著的优越性。

模糊控制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，它靠结合人的思维和经验进行交通控制来满足实时性的要求。由于模糊控制是一种基于规则的控制，在实际的控制器设计中不需要建立精确的数学模型，因而控制器的设计简单，便于应用。同时，系统的语言控制规则具有相对的独立性，利用这些控制规律间的模糊连接，容易找到这种规律，使控制效果优于传统交通信号控制器。此外，模糊控制系统的鲁棒性强，干扰和参数变化对控制效果的影响较小，适用于不能建立精确数学模型的交通信号系统[3]。

所以，在众多智能交通控制方法中，基于模糊逻辑的城市交通信号控制占据着重要的地位。它解决了城市交通信号控制建模难，难以用算法求解的问题。作为一种新型控制方式，它综合考虑了交叉口车辆到达与排队情况，以交叉口的总延误最小为控制目标，调整控制策略使得交通控制能真正响应交通实时变化的需求。论文网

本文力图在模糊控制理论和交通控制理论的基础上，以独立的单交叉口为模型建立一种新型的交通信号控制器，并将其和传统的定时控制等方式的效果进行对比，展现未来模糊控制理论在交通控制领域的光明前景。

1.2 国外研究现状

1.3 论文内容及结构安排

1.3.1 论文内容