CN202159426U - 基于plc的交通灯模糊控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于PLC的交通灯模糊控制系统，以模仿有经验的交警指挥交通时的思路，达到很好的控制效果。该交通灯模糊控制系统包括：交通信号灯；设于各入口车道的近端和远端的传感器，分别用于检测各入口车道到达及离开的车辆，并将检测结果脉冲传输至计数器以确定各入口车道的车流量；与上述计数器及交通信号灯电连接的模糊控制器，以及执行单元，接收所述模糊控制器输出的数据，依据接收到的数据生成控制指令，各方向各个交通信号灯的工作状态。本实用新型，其工作可靠性高，特别是当交通量逐渐增大时，其模糊控制的优势就明显起来，可以有效地减少延误车队长和车辆平均延误时间。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种交通信号灯的控制系统，尤其涉及一种基于PLC的交通灯模糊控制系统。
背景技术
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，因此其数学模型的建立非常困难，有时甚至无法用现有的数学方法加以描述。即使经过多次简化已建立的数学模型，它的求解还必须简化计算才能完成。所以经典控制法很难得到满意的效果。模糊控制是一种无须数学模型的控制方法，它能模仿有经验的交警指挥交通时的思路，达到很好的控制效果。
另外，PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。基于PLC的工作可靠性高，抗干扰性能力强等特点，将其应用在交通灯控制，其可靠性能会进一步的提高。
实用新型内容
基于以上的说明，本实用新型提供一种基于PLC的交通灯模糊控制系统，以模仿有经验的交警指挥交通时的思路，达到很好的控制效果。
为达到上述目的，本实用新型所述的基于PLC的交通灯模糊控制系统，包括：
交通信号灯；
设于各入口车道的近端和远端的传感器，分别用于检测各入口车道到达及离开的车辆，并将检测结果脉冲传输至计数器以确定各入口车道的车流量；
与上述计数器及交通信号灯电连接的模糊控制器，该模糊控制器选自可编程控制器，其进一步包括：
计算控制变量模块，接收各传感器输入的数据信息，对接收到的数据信息进行分析计算得出计算结果；
模糊量化处理模块，接收所述计算控制变量模块输出的计算结果，将其转换成模糊量；
模糊控制规则模块，依据所述模糊量化处理模块输出的模糊量，建立模糊控制规则；
模糊推理模块，依据所述模糊控制规则模块输出的模糊控制规则，进行解算和推理，并输出推理结果；
清晰化处理模块，接收所述模糊推理模块输出的推理结果，将其清晰化并输出；
以及执行单元，接收所述模糊控制器输出的数据，依据接收到的数据生成控制指令，各方向各个交通信号灯的工作状态。
进一步地，所述传感器与计数器之间还连接有消除干扰及抖动用定时器，且所述计数器只有在对应的该传感器持续闭合时长等于或大于所定的时长后才将该脉冲传输至计数器。
进一步地，所述交通信号灯包括设于各方向的红、黄、绿三种交通信号灯。
进一步地，还包括与该模糊控制器连接的PC机，该PC机内置或外置有寄存器。
本实用新型提供的基于PLC的交通灯模糊控制系统，其工作可靠性高，特别是当交通量逐渐增大时，本系统的模糊控制的优势就明显起来，可以有效地减少延误车队长和车辆平均延误时间。
附图说明
图1是本实用新型所述基于PLC的交通灯模糊控制系统的工作原理图；
图2是一具体十字交通路的传感器布置示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型做进一步的描述。
如图1所示，本实用新型所述所述基于PLC的交通灯模糊控制系统，包括：
交通信号灯；
设于各入口车道的近端和远端的传感器，分别用于检测各入口车道到达及离开的车辆，并将检测结果脉冲传输至计数器以确定各入口车道的车流量；
与上述计数器及交通信号灯电连接的模糊控制器，该模糊控制器选自可编程控制器，其进一步包括：
计算控制变量模块，接收各传感器输入的数据信息，对接收到的数据信息进行分析计算得出计算结果；
模糊量化处理模块，接收所述计算控制变量模块输出的计算结果，将其转换成模糊量；
模糊控制规则模块，依据所述模糊量化处理模块输出的模糊量，建立模糊控制规则；
模糊推理模块，依据所述模糊控制规则模块输出的模糊控制规则，进行解算和推理，并输出推理结果；
清晰化处理模块，接收所述模糊推理模块输出的推理结果，将其清晰化并输出；
以及执行单元，接收所述模糊控制器输出的数据，依据接收到的数据生成控制指令，各方向各个交通信号灯的工作状态。
作为本实用新型进一步地实施例，所述传感器与计数器之间还连接有消除干扰及抖动用定时器，且所述计数器只有在对应的该传感器持续闭合时长等于或大于所定的时长后才将该脉冲传输至计数器。
具体地，本实用新型所述的交通信号灯包括设于各方向的红、黄、绿三种交通信号灯。
作为本实用新型更进一步地实施例，所述的基于PLC的交通灯模糊控制系统，还包括与该模糊控制器连接的PC机，该PC机内置或外置有寄存器。
下面结合一具体的十字交通路的实施例对本实用新型所述的基于PLC的交通灯模糊控制系统做进一步地说明。
如图2所示，该传感器由传感器1至传感器8组成，分别用于检测各入口东西直行及南北直行车道到达及离开的车辆，并将检测结果脉冲传输至计数器以确定的各入口车道的车流量。其中，各车道中，一个传感器设在十字路口处，用于检测离开的车辆数；另一个设在距第一个传感器约100m处，用于检测到达的车辆数；当有车辆到来，该传感器闭合，为了防止抖动，消除干扰，该传感器与计数器之间还连接有消除干扰及抖动用定时器，该定时器所定的时长为0.5s，且计数器只有在对应的该传感器持续闭合0.5秒后才将该脉冲传输至计数器，以此确保该模糊控制系统运行的稳定性和可靠性。
本实施例的核心器件为模糊控制器，其选自具有的高可靠性及较强抗干扰能力的可编程控制器(PLC)，用于计算控制变量、执行模糊量化处理、设置模糊控制规则、以及执行模糊推理和清晰化处理等操作。主要包括：
计算控制变量模块，接收各传感器输入的数据信息，对接收到的数据信息进行分析计算得出计算结果；
模糊量化处理模块，接收所述计算控制变量模块输出的计算结果，将其转换成模糊量；具体过程为：首先将接收到的计算结果进行处理以变成模糊控制器要求的输入量，其次将上述已经处理过的输入量进行尺度变换，使其变换为各自的论域范围。最后将这些已经变换到论域范围的输入量进行模糊处理，使原先精确的输入量变成模糊量，并用相应的模糊集合来表示。
模糊控制规则模块，依据所述模糊量化处理模块输出的模糊量，建立模糊控制规则；其中，该模糊控制规则模块还包括数据库和模糊控制规则库两部分，数据库主要包含语言变量的隶属度函数，尺度变换因子以及模糊空间的分级数等，规则库包括了用模糊语言变量表示的一系列反映控制专家的经验和知识的控制规则。
模糊推理模块，依据所述模糊控制规则模块输出的模糊控制规则，进行解算和推理，并输出推理结果；该模块是模糊控制器的核心，具有模拟人的基于模糊概念的推理能力，该推理过程是基于模糊逻辑中的蕴涵关系及推理规则来进行的。
清晰化处理模块，接收所述模糊推理模块输出的推理结果，将其清晰化并输出。其作用是，将模糊推理得到的控制量(模糊量)变换为实际用于控制的清晰量，包含两个方面的内容：将模糊控制量经清晰化变换变成表示在论域范围的清晰量和将表示在论域范围的清晰量经尺度变换成实际的控制量。
本实施例中，传感器1和传感器2与对应的定时器及计数器配合以统计出该十字路口由东向西方向直行的车流量(及车辆数)，传感器3和传感器4与对应的定时器及计数器配合以统计出该十字路口由西向东方向直行的车流量；同理，传感器5和传感器6与对应的定时器及计数器配合以统计出该十字路口由南向北方向直行的车流量，传感器7和传感器8与对应的定时器及计数器配合以统计出该十字路口由北向南方向直行的车流量。其中，上述所述的绿信比为东西方向总的车流量与南北方向总的车流量的比值，而上述模糊周期则由东西方向及南北方向总的车流量之和来决定，通常，该模糊周期与西方向及南北方向总的车流量之和呈递增关系。
较佳的，上述基于PLC的交通灯模糊控制系统还包括与模糊控制器协同作业的PC机，该PC机内置或外置有寄存器以对该交通系统的当前的变量因子及控制指令进行有效的存储，并有该PC机的CPU进行合理地转发、资源调度及执行。
补充说明的是，为简化设计，本实施例对于东西向左拐及南北向左拐的交通灯控制主要采用现有的定时控制方式来执行。但本实用新型的保护范围不限于此，在其他的实施例中，也可以增设传感器及计数器来统计东西向左拐及南北向左拐的车流量，并以此进行与之对应的模糊控制。
本实施例提供的基于PLC的交通灯模糊控制系统，在某路口经过了试运行并现场测试，并与传统的定时控制方法进行了比较，比较结果表明：在交通流较小或接近定时配时的预期量时，模糊控制与定时控制方法并无太大差别，而当交通量逐渐增大时，本系统的模糊控制的优势就明显起来，可以有效地减少延误车队长和车辆平均延误时间，其中南北方向和东西方向的平均延误分别较定时控制的减少6.74％和5.32％。
以上，仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种基于PLC的交通灯模糊控制系统，其特征在于，包括：
交通信号灯；
设于各入口车道的近端和远端的传感器，分别用于检测各入口车道到达及离开的车辆，并将检测结果脉冲传输至计数器以确定各入口车道的车流量；
与上述计数器及交通信号灯电连接的模糊控制器，该模糊控制器选自可编程控制器；
以及执行单元，接收所述模糊控制器输出的数据，依据接收到的数据生成控制指令，各方向各个交通信号灯的工作状态。
2.根据权利要求1所述的基于PLC的交通灯模糊控制系统，其特征在于，所述传感器与计数器之间还连接有消除干扰及抖动用定时器，且所述计数器只有在对应的该传感器持续闭合时长等于或大于所定的时长后才将该脉冲传输至计数器。
3.根据权利要求1所述的基于PLC的交通灯模糊控制系统，其特征在于，所述交通信号灯包括设于各方向的红、黄、绿三种交通信号灯。
4.根据权利要求1所述的基于PLC的交通灯模糊控制系统，其特征在于，还包括与该模糊控制器连接的PC机，该PC机内置或外置有寄存器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011202307798U CN202159426U (zh) | 2011-07-01 | 2011-07-01 | 基于plc的交通灯模糊控制系统 |
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| CN202159426U true CN202159426U (zh) | 2012-03-07 |
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| CN (1) | CN202159426U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104809892A (zh) * | 2015-04-02 | 2015-07-29 | 南通职业大学 | 一种单交叉口交通信号模糊控制器 |
| CN106846837A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-06-13 | 广州大学 | 一种交通灯智能控制系统、交通灯智能控制方法及装置 |
-
2011
- 2011-07-01 CN CN2011202307798U patent/CN202159426U/zh not_active Expired - Fee Related
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