【正文】 B then C這是模糊控制中應(yīng)用最多的一種控制規(guī)則。通過一組模糊條件語句構(gòu)成模糊控制規(guī)則，利用模糊推理合成原則和經(jīng)模糊化的輸入集合，計算出模糊關(guān)系。(1) 精確量的模糊化：由于輸入數(shù)據(jù)是精確值，而模糊控制中的控制規(guī)則用到的都是模糊的語言量，這就需要對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊化，用相應(yīng)的模糊集合來表示?？梢姡：P(guān)系 R 對于模糊控制有著極其重要的作用。 k =1, 2…l) (35)niV1?在對實際的被控對象進(jìn)行經(jīng)驗總結(jié)時，通常可以知道輸入模糊集中各元素及其隸屬度和輸出模糊集中各元素及其隸屬度。 j =1,2,…n)和 S = (Sjk )，( j =1,2,…n。設(shè)有限集 X ={x1,x2,……xm}，Y ={y1, y2,…… yn}，則 XY 中的模糊關(guān)系 R 可以表示成 mn 階矩陣： (32)?????? ),(),.(),(... ,., )()()(21221211 nmmnyxyxR(3) 模糊矩陣的運(yùn)算由于模糊矩陣本身表示一個模糊關(guān)系子 R，因此根據(jù)模糊集的交、并、補(bǔ)運(yùn)算定義，模糊矩陣也可作相應(yīng)的運(yùn)算。R 完全刻畫。模糊集合 X 到模糊集合 Y 的一個模糊關(guān)系是指以直積 XY 為論域的一個模糊子集，記作 R。?(2) 模糊關(guān)系在普通集合理論中，關(guān)系 R 描述事物之間有或無的肯定關(guān)系，對于不能簡單地用是或否來表達(dá)的模糊概念，則需要用模糊關(guān)系來描述。關(guān)系的定義如下：設(shè) X 與 Y 是兩個非空集合，集合 X,Y 的直積 XY 的一個子集 R 稱為 X 到 Y 的一個二元關(guān)系，簡稱關(guān)系。如果對集合 X、Y 的元素之間的搭配[(x, y)，x X, y Y]施加某種限制，這時構(gòu)?成的集合就是直積 XY 的一個子集。隸屬函數(shù)則是特征函數(shù)的擴(kuò)展，特征函數(shù)是隸屬函數(shù)的一個特例。顯然，當(dāng) μA(x)的值為{0 ，1} 時，隸屬函數(shù) μA已蛻變成一個清晰集合的特征函數(shù)，模糊集合也就蛻變成為一個清晰集合。X 對模糊子集 A 的隸屬程度由 μA(x)在閉區(qū)間[0，1]的取值大小來反映。?做出一個映射：μA：X →[0,1]，x →μA (x)，稱 μA為 A 的隸屬函數(shù)。這種模糊集合的邊界是模糊的，允許論域中的某些元素部分屬于該集合，只要規(guī)定該元素屬于這個集合的程度即可。然而現(xiàn)實生活中時刻存在著模糊概念，如“運(yùn)行狀況良好” 、 “水溫有點(diǎn)高”等，它們的邊界都是不明確的。若用 A 代表論域 X 中的一個集合， x 表示論域中一個元素，則把 x 屬于 A 記為 x A；否則 x 不屬于 A，記為 x A。自從 1973 年英國教授 . Mamdani 首先將模糊集合理論成功地應(yīng)用于鍋爐和蒸氣機(jī)的控制以來，模糊控制已形成了產(chǎn)業(yè)化趨勢，尤其在家用電器行業(yè)的應(yīng)用已相當(dāng)成熟，日本、歐美等國家的模糊家電已相當(dāng)普及。例如，如果汽車速度快，則給油門施加較小的力，這就是一個模糊 IFTHEN 規(guī)則。概括地說，模糊控制模仿操作人員的控制過程（包括控制經(jīng)驗和知識） ，用語言規(guī)則來描述控制規(guī)律。需要特別指出的是，盡管模糊理論描述的現(xiàn)象可能是模糊的，但理論本身卻是精確的。在過去 40 多年里，對模糊集合和模糊控制的理論研究和實際應(yīng)用廣泛而活躍。1965 年美國加州大學(xué)伯克萊學(xué)院的 Zadeh 教授首次發(fā)表了關(guān)于模糊集的論文，從而奠定了模糊數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)。類似于這樣的問題，對于不同的人來說可能就有不同的答案。但現(xiàn)實生活中并不是所有的概念都是明確的，例如“老年人”這個概念，不可能在年齡軸上劃定一個區(qū)間，規(guī)定在這個區(qū)間內(nèi)的就是老年人。（3）在傳統(tǒng)的信號控制中，一般都給初始綠燈一個固定的時間，其不足之處是不考慮具體車流情況，從而在很多時候會使綠燈時間白白浪費(fèi)，因此，本設(shè)計采取模糊控制的方法，根據(jù)各相位的車道綜合隊長 Ls，對相位初始綠燈時間進(jìn)行模糊設(shè)定。 控制特點(diǎn)（1） 在各相位初始綠燈信號時間的設(shè)定上，改變傳統(tǒng)固定時間長度的方式，由系統(tǒng)根據(jù)該相位具體車流長度而具體給出，優(yōu)點(diǎn)是提高了系統(tǒng)的靈活性，減少了不必要的綠燈時間浪費(fèi)。其相位轉(zhuǎn)換決策流程圖如圖 33 所示： 東北西南圖 31 十字路口模型結(jié)構(gòu)圖圖 32 相位轉(zhuǎn)換示意圖1 2 3 456789 / 38如圖 32 可知，信號系統(tǒng)共有八個相位，在一個周期內(nèi)這八個相位按實際的要求進(jìn)行換相，其具體的控制步驟如下：Step1:系統(tǒng)根據(jù)檢測到的交通流數(shù)據(jù)，得出相位 1 初始綠燈時間 Gs，并對其開始放行，同時令 Gs=T。其中，主信號相位如圖 32 中相位 1（東西向直行） 、相位 2（東西向左轉(zhuǎn)加右行） 、相位 3（南北向直行） 、相位 4（南北向左轉(zhuǎn)加右行） ；輔相位如圖 2 中8 相位所示。在人們以往的研究中，往往把右轉(zhuǎn)方向作為常通來考慮。第三章 交通信號控制系統(tǒng)設(shè)計 控制系統(tǒng)的總體方案 控制對象交叉字路口是城市交通運(yùn)輸?shù)难屎恚渲惺纸徊媛房谧顬槌Ｒ?，如何使各種交通流順暢地通過是城市交通信號控制系統(tǒng)成功與否的關(guān)鍵。由于這些交叉路口的存在，才形成了四通八達(dá)的交通網(wǎng)絡(luò)，而平面交叉路口又往往是事故高發(fā)地帶。通行能力：一定時間內(nèi)通過某交叉口所有進(jìn)口道停車線車輛數(shù)之和。延誤時間：車輛在交叉口入口引道處被阻礙下行走所需時間和無阻礙行走所需時間之差。(5) 綠信比綠信比是一個信號相位的有效綠燈時長與周期時長之比，一般用 λ 表示： λ=Ge/C (21)式中：λ——綠信比；C— —周期時長；Ge ——有效綠燈時長 交通信號控制的評價指標(biāo)通流的通行或停止，使路口有良好的秩序，減少或完全消除可能引起交通事故的沖突點(diǎn)，并使得路口的運(yùn)行指標(biāo)對交叉口實行信號控制的基本目標(biāo)是：用燈色信號合理分配入口車道通行權(quán)，指揮交最好。(3) 相位在一個周期內(nèi)，平面交叉口上某一方向或幾個方向的交通流所獲得的通行權(quán)稱為相位，一個周期內(nèi)有幾個信號相位，就稱該信號系統(tǒng)為幾相位系統(tǒng)。(2) 周期用于指揮交通的信號總是一步一步循環(huán)變化的，一個循環(huán)由有限的步構(gòu)成。步的持續(xù)時間稱為步長。 交通信號控制的基本參數(shù)(1) 步與步長當(dāng)進(jìn)行交通信號燈控制時，這些燈色中的某一些將被點(diǎn)亮。一方面，當(dāng)前智能控制已成為交通信號控制發(fā)展的一個必然方向；另一方面，線控和面控的基礎(chǔ)都是單交叉路口，如果單交叉路口得不到有效控制，干線或整個區(qū)域也無法提高通行效率。對于中小城市，仍將是點(diǎn)、線控制相結(jié)合的控制方式。由于任何一個交叉路口都處于整個城市交通網(wǎng)的大環(huán)境中，所以為了能夠提高整個交通網(wǎng)絡(luò)的通行能力，今后交叉口研究方向?qū)②呄蛴诙嗦房趨f(xié)調(diào)控制即線控和面控。面控系統(tǒng)按控制方式分為定時控制系統(tǒng)和自適應(yīng)控制系統(tǒng)。中央控制機(jī)給出每個子區(qū)的最佳周期長，各個子區(qū)控制機(jī)負(fù)責(zé)相位差和綠信比的優(yōu)化計算，路口控制機(jī)再作優(yōu)化調(diào)整。面控區(qū)域一般劃分成若干個子區(qū)，這里的子區(qū)是指用相同的周期去進(jìn)行控制的區(qū)域。（3）區(qū)域交通信號系統(tǒng)控制（面控） 面控也稱區(qū)域協(xié)調(diào)控制，是對某一大面積道路網(wǎng)上的多臺信號機(jī)采用集中協(xié)調(diào)控制的方式，因為這些信號機(jī)相互關(guān)聯(lián)，每一個路口的配時變化都或多或少地與其他路口有關(guān)。線控按控制的時間基準(zhǔn)分為同時式線控、優(yōu)先式線控和交互式線控；按有無連接電纜分為有纜線控和無纜線控；按控制策略分為固定周期控制、方案選擇式感應(yīng)控制、方案生成式感應(yīng)控制。線控的主要特點(diǎn)是對幾個信號設(shè)定共同的周期長和相對的相位差。這種交叉口之間各自為政的孤立控制方式難免造成頻繁停車，控制效果不佳。（2）主干路交通信號協(xié)調(diào)控制（線控） 線控也稱干線協(xié)調(diào)控制、綠波控制。在此考慮到選擇控制方式的方便性，將其按控制范圍分為以下幾種：（1）單點(diǎn)交叉口交通信號控制（點(diǎn)控）點(diǎn)控方式是指道路交叉口的信號燈各自互相不相關(guān)的獨(dú)立運(yùn)行的方式。智能交通信號燈控制系統(tǒng)則可以根據(jù)各方向上檢測到的車流量信息，實時調(diào)整控制周期，對交通流實行合理的引導(dǎo)和控制，以緩解或防止交通擁擠、減少尾氣排放和噪聲污染及能源消耗、縮短出行延時。平面交叉路口是道路的基本組成部分，是最容易發(fā)生交通堵塞的區(qū)域，因此交叉路口通行能力的優(yōu)化是解決城市交通問題的重要環(huán)節(jié)，交通信號燈又是交叉路口必不可少的交通控制手段。智能交通有許多分支，如交通信息服務(wù)系統(tǒng)、城市公共交通系統(tǒng)、自動車輛駕駛系統(tǒng)、自動收費(fèi)系統(tǒng)、物流系統(tǒng)等。交通系統(tǒng)是一個大的延遲系統(tǒng)，要實時響應(yīng)交通流的隨機(jī)變化，必須提前知道其變化并及時做出響應(yīng)。在優(yōu)化過程中，配時參數(shù)隨著交通需求的改變而作頻繁的適量調(diào)整，通過頻繁調(diào)整的連續(xù)累計來適應(yīng)一段時間內(nèi)交通的變化趨勢，在避免因配時突變引起車流不穩(wěn)定的同時，大大簡化了優(yōu)化算法，從而可以實現(xiàn)實時運(yùn)算的自適應(yīng)控制。該系統(tǒng)于 1975 年在英國哥拉斯哥進(jìn)行現(xiàn)場試驗，取得了較好的效果，與 TRANSYT 相比，可減少 12％的平均車輛延誤時間。優(yōu)化過程沒有利用數(shù)學(xué)模型，而是在各種預(yù)定的方案中進(jìn)行優(yōu)選，方法簡單，但配時方案的數(shù)量有限。SCATS（Sydney coordinated adaptive traffic system）系統(tǒng)是由澳大利亞新南威爾士道路和交通局于 20 世紀(jì) 70 年代末研究成功的，它屬于響應(yīng)式聯(lián)機(jī)操作系統(tǒng)，從 1980 年起陸續(xù)在悉尼等城市安裝使用。實踐證明，使用該系統(tǒng)帶來的社會經(jīng)濟(jì)效益是很顯著的。將交通流信息和初始配時參數(shù)作為原始數(shù)據(jù)，通過仿真得到系統(tǒng)的性能指標(biāo)作為配時的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，用“爬上法 ”進(jìn)行優(yōu)化，產(chǎn)生比初始配時更優(yōu)越的新配時方案，再把新的信號配時輸入到仿真部分，反復(fù)迭代，最后得到性能指標(biāo)值達(dá)到最小的信號配時方案。 TRANSYT 是一種脫機(jī)操作的定時控制系統(tǒng)，主要由仿真模型和優(yōu)化模型兩部分組成。TRANSYT 系統(tǒng)是當(dāng)今世界上最負(fù)盛名的信號配時優(yōu)化設(shè)計程序。從上世紀(jì) 60 年代開始，世界各國開始研究控制范圍較大的信號聯(lián)動協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，以解決信號配時的優(yōu)化問題。1918 年，在紐約街頭出現(xiàn)了手動操作的三色信號燈。第 4 章主要是完成本方案各個部分在 PLC 中的實現(xiàn)。第 2 章主要詳細(xì)介紹了目前世界范圍內(nèi)信號交叉路口交通控制研究的幾個經(jīng)典系統(tǒng) TRANSYT、SCOOT 、SCATS、RHODES，詳細(xì)分析了這幾個經(jīng)典系統(tǒng)的特點(diǎn)，闡明了這四種系統(tǒng)在交通信號控制應(yīng)用中的優(yōu)勢和存在的不足，并提出了一種新的控制方法，另外詳細(xì)介紹和分析了城市交通信號系統(tǒng)的一些基本概念、控制方式、控制的基本結(jié)構(gòu)、信號控制的一些參數(shù)。從理論意義上來說，當(dāng)前智能控制已成為交通信號控制發(fā)展的一個必然方向。因此，應(yīng)盡量加快智能交通信號燈控制系統(tǒng)的開發(fā)和普及應(yīng)用。由于到達(dá)交叉路口的交通流受到許多因素的影響，而且隨機(jī)性大，因而，通過建立精確的數(shù)學(xué)模型或預(yù)先人為的設(shè)定多套方案，控制效果都難以盡如人意。提高交叉口的通行能力，不但能提高車輛通過交叉口的速度，減少延誤并節(jié)約人們的出行時間，同時能避免該交叉口發(fā)生堵塞而影響交叉口臨近路段及更遠(yuǎn)路段的順利通行，減輕汽車尾氣污染。交通擁擠的加劇不僅造成巨額的經(jīng)濟(jì)損失，而且將會導(dǎo)致交通事故的增加和環(huán)境污染的加劇。