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城市双交叉口信号协调模糊控制与优化算法的研究
| 论文题名： | 城市双交叉口信号协调模糊控制与优化算法的研究 |
| 关键词： | 城市交通干线;双交叉口;信号协调;模糊控制;遗传算法;排队长度 |
| 摘要： | 随着经济发展和科技进步，交通运输已经成为人们经济生活中不可缺少的重要组成部分。传统交通控制方式已无法满足现有城市交通的发展要求。鉴于城市交通的复杂性、传统交通控制方法的局限性，把模糊控制理论和遗传算法应用到交叉口信号控制研究领域，以尽量减小交叉口的排队长度为控制目标，研究交通信号配时优化方案，对城市智能交通控制的发展有重要意义。 通过对国内外城市交通控制系统发展现状的研究与分析，可知在孤立交叉口的理论研究已经比较成熟，但实施孤立交叉口控制对提高整个交通干线的通行能力，效果往往不够理想。研究干线多交叉口协调控制是解决城市道路交通问题的根本办法，但是对干线协调控制的研究却存在许多的不足，本文重点对干线双交叉口的协调模糊控制进行了较深入的研究。 本文在阐述城市交通控制理论和模糊控制理论的基础上，介绍了一种以尽量减小交叉口的排队长度为控制目标的单交叉口两个相位经典模糊控制方案，通过MATLAB仿真，表明此方案比传统控制方式有更好的控制效果。 通过对城市干线交通信号协调控制方法的研究和分析，可知干线多交叉口信号配时整体优化变量为：相位差、周期、绿信比。前两个变量表达的是交叉口之间的联系，绿信比表达的是单交叉口的配时优化。本文设计了干线双交叉口协调模糊控制方案，此方案主要由两层组成。第一层为系统的协调单元，它根据双向绿波原理，为交叉口提供优化的周期和相位差。第二层为控制单元，把每个交叉口作为单独控制对象，综合考虑各路口排队情况，对交叉口进行信号配时优化。通过对信号配时方案的研究和分析，本文在普通的模糊控制算法和经典两级模糊控制算法的基础上进行改进，设计出一种两级两次修正的模糊控制算法来决定是切换相位还是延长当前相位的绿灯时间。通过MATLAB仿真，证明了本文设计的干线双交叉口协调模糊控制方案能够有效的减少排队长度，提高整个交通干线的通行能力。 针对初始设置的模糊控制器中的隶属度函数并不一定能适应交通流变化的问题，本文采用自适应的遗传算法对模糊控制器的隶属度函数进行优化，使模糊隶属度函数在不同交通情况下自适应地变化。通过MATLAB仿真验证了优化后的模糊控制器比未优化的模糊控制器有更好的控制效果。 |
| 作者： | 张国刚 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 余立建 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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