毕业设计（论文）单路口红绿灯智能控制器设计 学院（系）： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 开题报告1、设计目的及意义当今世界，汽车越来越多，城市道路越来越拥挤，十字路口的交通红绿灯的作用就越来越重要了。尽管几乎所有城市道路都有交通红绿灯，但道路拥挤的问题似乎并没有解决。因此怎样更好地更有效地利用交通红绿灯来解决城市道路越来越拥挤问题就显得越来越重要了。交通红绿灯由红灯、绿灯、黄灯组成。红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示。交通信号灯分为机动车信号灯、非机动车信号灯、人行横道信号灯、车道信号灯、方向指示信号灯、闪光警告信号灯、道路与铁路平面交叉道口信号灯。交通信号灯用于道路平面交叉路口，通过对车辆、行人发出行进或停止的指令，使各同时到达的人、车交通流尽可能减少相互干扰，从而提高路口的通行能力，保障路口畅通和安全。在城市交通中，单路口交通控制通常采用定时控制方案，预先人为分配好红绿灯的保持时间。其目的首先是协调好车辆的通行,其次是要尽量减少车辆的延误。近年来城市交通车流量大幅增长，给交通带来巨大压力。提高十字路口的通行效率,对缓解交通阻塞具有十分重要的现实意义。因此要对交通灯的控制区随交通流量的变化进行实时控制。对此国内外许多学者提了采用模糊控制方法实现交通的控制。由于模糊控制不需要建立被控对象精确的数学模型，特别适用于随机的,复杂的城市交通控制。然而许多学者对交通路口的条件过于限制(诸如使用单车道或三相位,不准左拐等限制),使得控制方法过于简单不能充分地发挥模糊控制的效率。作者就模糊数学用于单交叉口交通控制进行了尝试,采用传感器来测量车辆数，通过计算机仿真,并与定时控制进行比较,结果表明效果良好。2、基本内容和技术方案1.设计的任务1）设计一个单路口交通灯控制系统，要求能根据车流量大小来调节红绿灯亮的时间，尤其是针对堵车高峰期；2）红灯和绿灯交替亮之间亮黄灯5秒；3）根据设计的系统在MATLAB中建立模糊控制的数字模型；4）对建立的模型进行仿真，得出结论。2.设计的基本内容和技术方案 题目要求设计一个单路口交通灯控制系统，由于城市交通系统是一个非线性系统,具有较大的随机性和相当的复杂性,所以很难建立反映城市实际交通系统的数学模型,传统的定时控制方法效果不是很好。因此应该选择一种智能控制算法，通常控制算法有神经网络、专家系统、遗传算法和模糊控制等算法。本文选择的是模糊控制算法。所以要想完成一个完整的控制系统，必须首先了解模糊控制算法的相关内容。具体设计内容如下，首先确定交通信号模糊控制的基本思想，然后是交叉口车辆传感器设计，接下来是模糊控制器的设计，这是本论文最关键的部分，也是最难的部分。最好就是进行MATLAB仿真，并与定时控制的效果进行比较，最终得出结论。3、进度安排第1周 收集资料并撰写毕业设计(论文)开题报告； 第1-2周 毕业实习； 第3-4周 熟悉MATLAB界面以及了解设计需要的MATLAB相关知识；第5周 选择相关智能控制算法；第6-7周 学习模糊控制算法；第8-11周 设计单路口红绿灯智能控制器；第12-13周 进行MATLAB仿真并进行系统调试 ；第14-15周 撰写毕业设计论文，进行论文答辩。4、指导教师意见指导教师签名： 年 月 日目 录摘 要IAbstractII1绪论11.1智能交通系统简介11.2 国内外发展的现状21.3 本文主要研究内容32模糊控制原理42.1 模糊控制概述42.2模糊控制概念42.3模糊控制特点52.4模糊控制理论基础52.4.1模糊集合52.4.2模糊算子72.4.3隶属函数82.4.4模糊控制规则102.4.5模糊推理112.4.6反模糊化122.5模糊控制器132.5.1模糊控制器的组成132.5.2模糊控制器的结构152.5.3模糊控制器的设计163 单路口交通灯控制系统193.1交通信号模糊控制思想193.2交叉口车辆传感器设计203.3模糊控制器的设计213.3.1确定模糊控制器的输入输出变量213.3.2确定模糊控制规则233.3.3模糊推理及反模糊化的方法243.4模糊响应表的生成244 仿真系统设计与实现264.1 MATLAB软件介绍264.2 MATLAB模糊逻辑工具箱介绍264.3评价指标计算264.4仿真系统设计与实现274.5仿真结果分析28结束语30参考文献31致 谢32 摘 要本文的要求是设计一个单路口红绿灯智能控制器。在城市交通系统中，单路口交通控制系统通常采用定时控制方案，预先人为分配好红绿灯的保持时间。其目的首先是协调好车辆的通行,其次是要尽量减少车辆的延误。近年来城市交通车流量大幅增长，给交通带来巨大压力。提高十字路口的通行效率,对缓解交通阻塞具有十分重要的现实意义。因此要对交通灯的控制区随交通流量的变化进行实时控制，必须选择一种智能控制算法，本文选择模糊控制算法来实现对交通灯的控制。本文主要研究了怎样利用模糊控制算法来实现对交通灯的控制，并设计了单路口红绿灯模糊控制器，然后将其效果与定时控制的效果进行比较。研究结果表明：利用模糊控制算法来实现对交通灯的控制，其效果优于定时控制。本文首先介绍模糊控制的相关内容，然后利用模糊控制算法设计红绿灯模糊控制器，最后进行仿真研究。关键词：单路口交通灯；多相位；模糊控制；仿真；MATLABAbstractThe requirements of this article is to design a single-junction traffic lights intelligent controller. In urban transport system，Single-junction traffic control system used to control the program from time to time，distribution of traffic lights man-made well in advance of the hold time. First of all, the aim is to coordinate the movement of vehicles, followed by vehicles to minimize delays. In recent years a significant growth of urban traffic flow, to create enormous pressure on the traffic. Improve the efficiency of movement at a crossroads, to alleviate traffic congestion is of great practical significance. Therefore ,to control the traffic light changes in the district with real-time traffic control, we must choose an intelligent control algorithm. In this paper, fuzzy control algorithm to choose to achieve the control of traffic lights.This paper major study how to make use of fuzzy control algorithm to achieve the control of traffic lights，and design a fuzzy controller for a single traffic light junctions.then comparedits results with the effect of timing control.The results show that: the use of fuzzy control algorithm to achieve the control of traffic lights, the effect is superior to regular control.This paper first introduces the fuzzy control of relevant content, and then the design of fuzzy control algorithm using fuzzy traffic light controller, the final simulation.Key words: Single-junction traffic lights；Multi-phase；Fuzzy Control；Simulation；MATLAB - II -1 绪论1.1 智能交通系统简介智能交通系统(ITS Intelligent Traffic System)是利用最先进的电子信息技术,形成人员(包括驾驶员和管理者),公路和车辆三位一体的新公路交通系统的总称。ITS 能够利用现有的道路设施,减少交通拥挤,加强对车辆的集中管理和调度,为驾驶员提供足够的交通,公安,娱乐等信息,实现人,车, 路的密切结合和和谐统一,这将极大地提高交通运输效率,保障交通安全,增强行车的舒适性,改善环保质量,提高能源的利用率。为此ITS 已引起各国的重视。智能交通系统(ITS) 按系统结构分类,可分为集中式计算机控制系统(控制中心的计算机处理道路网上的所有信息,并向各路口发出控制指令)和分布式计算机控制系统(由中央,地区,路口控制组成,各级电脑负责自己控制区域并执行上一级的控制指令)。按系统控制模式分类,可分为静态系统和动态系统。从功能角度上来说,包含的项目很多,大体可以分为以下五类：1）先进的交通管理系统(ATMS)：系指在开发先进的交通监测,控制和信息处理技术。该系统类似于机场的航空控制器,用以在道路,车辆和驾驶员之间建立通讯联系,控制中心接收到各种交通信息(如车辆检测,交通信号,告警和求助信号)并经过迅速处理后,通过调节交通信号,向驾驶员和管理人员提供实时信息,从而使交通流始终处于最佳状态。主要包括以下几部分: a信息检测系统：信息检测系统完成交通量,车道占有率,车速等参数的检测,是交通管理与控制的基本依据,通常是通过各类车辆检测器来测定。如: