单交叉口交通信号模糊控制器仿真与设计(3)

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本论文研究内容主要是通过学习交通信号控制理论和模糊控制理论，建立单交叉口的交通信号模糊控制模型，进行交通信号模糊控制仿真，完成交通信号模糊控制器设计，并将其与传统的定时控制进行对比，判断出控制策略的优劣，减少交叉口的平均车辆延误，节约人们的出行时间，提高通行能力，缓解城市交通拥堵。

本次设计主要途径是设计合理的模糊控制系统，并利用MATLAB软件结合其模糊逻辑工具箱来实现模糊控制器的仿真以检验效果，避免进行费用昂贵且周期较长的交通调查和现场试验。

本课题需要重点学习掌握的知识是交通相位模型的建立，模糊控制器变量的选择方法以及软件仿真的实践。

1.3.2 论文结构安排

本文结构安排如下：

第一章是绪论，主要介绍课题研究背景、国内外交通现状况，论文结构内容及安排。

第二章介绍城市交通信号控制系统。主要介绍相关控制原理，交通控制术语，控制方式，控制效果评价指标等。

第三章介绍模糊控制理论。主要介绍模糊理论的起源与发展，分类与模糊控制器组成结构，及其在交通信号控制中的应用实例。

第四章介绍交叉口交通信号的模糊控制器设计。模糊控制器选用两相位控制方案，以东西方向绿灯通行，南北向红灯禁止为第一相位，南北方向绿灯通行，东西方向红灯禁止为第二相位，以交叉两个方向的车辆数目差作为输入量，以绿灯延时时间作为输出量，将模糊规则离线转化为查询表供仿真使用，建立单变量二维模糊控制器，介绍了相位选择模块和绿灯延时模块的设计，模糊控制器运行流程和框图，介绍了软件仿真结果及其分析，同时提出了自己对进一步优化模糊控制器参数的思考。

最后的结论中，一方面总结了本论文取得的研究成果，另一方面展望了未来交通信号控制方式的发展方向。

最后附上致谢与参考文献部分。

2 城市交通信号控制系统

2.1 交通信号控制术语

2.1.1 信号相位

信号灯色周期的更换，在交叉口进口道处，不同流向按照一定的顺序获得通行权。通行权每一次更换就构成了一个信号相位，通行权的顺序构成相序。在一个信号周期内，包含有多个不同的信号相位，相位的数目称为相位数n[9]。

2.1.2 周期时长

一个信号灯表示绿，黄，红一个循环(从绿灯开始到下一次绿灯开始为止)所需

的时间称为周期时长，以s(秒)为单位表示。是决定点控制定时信号交通效益的关键控制参数。一般信号灯的最短周期时长不少于36s，否则就不能保证几个方向的车辆顺利通过交叉口，最长周期时长一般不超过120s。适当的周期长对疏散路口处的交通流，减少车辆等待时间有重要意义。理想状态下的周期能保证每个相位的绿灯时间可以使得该相位入口的等待车辆刚好放行完毕。

2.1.3 阶段文献综述

在信号周期的某一段时间内，使一股或多股独立交通流获得通行权的交通信号状态.它包括两个方面的含义:一方面，阶段是一个或多个相位的组合；另一方面，这体现了一个或多个相位所拥有通行权的时间[10]。

2.1.4 相位差

具有相同周期长的路口，在同方向上的两个相关相位的启动时间差，称为相位差。相位差分为绝对相位差和相对相位差。在一个交通协调控制系统中，干线所有路口的信号周期相同，各路口规定某一相位参加协调，称相位协调。把干线上某一路口作为基准路口，其他各路口的协调相位起始时间滞后于基准路口的协调相位起始时刻的最小时间差，称为绝对时间差。沿车辆行驶方向任意相邻路口的协调相位起始时刻的最小时间差称为相对相位差[11]。