基于模糊控制和遗传算法的交叉口智能控制

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1、摘要摘要随着城市化进程的逐步加快，城市交通问题己经成为中国各大城市共同面对的难题。交叉口是城市道路的交汇点，城市交通拥挤往往突出表现在城市道路的交叉口处。我国目前的交通信号控制系统以单点控制为主，主线信号控制、区域信号控制较少。因此，要提高我国城市道路交叉口的通行能力，首要任务是提高单交叉口的通行能力。本文采用模糊控制和遗传算法相结合的智能控制技术对单交叉口信号进行控制，以尽量减小交叉口的排队长度为控制目标，设计了多相位自适应模糊控制器。具体的内容包括：一、详细介绍了交通信号控制的主要参数、性能指标以及目前常用的交通信号控制方法及其存在的问题，阐明了研究交叉口信号控制

2、的意义。二、研究了模糊控制的基本理论及其在交叉口控制中的应用，重点介绍了一种以尽量消除排队、使车辆排队最小为控制目标的单交叉口多相位经典模糊控制器。三、针对经典模糊控制器的缺陷，研究了多相位两级模糊控制器。两级模糊控制系统易于提取模糊规则，能有效地减少控制规则数，且综合考虑了绿灯延长时间和相位顺序对控制性能的影响。四、针对经典模糊控制器的缺陷，设计了基于遗传算法的多相位模糊控制器。其中，针对标准遗传算法早熟和收敛速度慢的缺陷，自行设计了一类引入学习过程的新遗传算法，并用惯用的测试函数验证了其有效性；最后，利用新遗传算法寻优模糊控制规则的调整量而非控制规则本身，既避免了

3、不合理规则的产生，又提高了收敛速度。五、用M棚AB仿真，以4相位为例，在不同交通条件下对各种控制方式(传统控制方法、多相位经典模糊控制、多相位两级模糊控制和基于遗传算法的多相位模糊控制)进行比较研究。仿真结果验证了两级模糊控制和新遗传算法优化模糊控制的有效性。最后，总结了全文的工作，并指出了若干有待于今后进一步研究的内容。关键词：单交叉口；模糊控制；遗传算法基‘爹模穰攘涮窝遴健簿濠黪交叉强鬻缝控铡AbstractWiththerapiddevelopmentofurbanization，theproblemofcitytransportationlSbecomingb

4、iggerandbiggertoeachcityinChina。Moreandmorephenomenonlndicatesthatthetafficlamsusuallytakeplaceinthecityi羚稔鹅戳莲ions．Thisdissertationtakesasinglein搪rsectionasresearchobjectbecauseChina’Stransportationcontrolsystemsarepredominantbysingle—intersectioncontr01．Inordertodecreasetheaveragelengt

5、hofqueuesinasingleintersection，thisdissertationdesignedseverialself-adaptivefuzzycontrollersbyusingtheintelligentcontroltechnologieswhichcombinedwithFuzzyControl(FC)andGeneticAlgorithm(GA)。Themaincontentsofthisdissertationlnclude：Firstly,themaincontrolparameters，theperformanceindexes，th

6、emeaningofsingle—intersectioncontrolanditstraditonalmethodswereexplaineddetailedly．Secondly,amultiphaseclassicalFCwhichaimedondecreasingtheaveragelengthofqueueswasintroduced．Thirdly,amultiphasetwo—stageFCwasproposedtoovercomesomedrawbacksofclassicalFC．Notonlythefuzzyrulescanbeacquiredea

7、sily,butalsoitsnumberscanbedecreasedeffectively．ThephasicO列efalsocanbeoptimizedatthesametime．Fourthly,amultiphaseFCbasedonGAwasdesignedtoovercomesomedrawbacksofclassicalFC。Thispartincludes：thedesignofanewGAwhichinquiredalearningprocesswhichcaneffectivelyovercomethedrawbacksof。e