PLC交通信号灯控制

湖北第二师范学院电子通信自考本科毕业论文HUBEIUNIVERSITYOFEDUCATION高等教育自学考试毕业设计（论文）题目PLC对交通的智能控制专业班级电子信息工程0702班学号017607200316姓名胡威指导教师姓名、职称林柏林硕士（讲师）所属助学单位湖北第二师范学院2011年02月26日湖北第二师范学院电子通信自考本科毕业论文摘要城市交通信号控制是通过对交通流量的调节以达到改善人和货物的安全运输，提高运营效率。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，建立数学模型非常困难，有时甚至无法用现有的数学方法加以描述。目前大多采用的是自适应信号控制，它需要数学建模，且不考虑交通延误、停车次数等。所以经典控制法很难得到满意的效果。而模糊控制是一种无须建立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。近些年来我国的许多学者也都以不同的思路对单个交叉口、交通干线的模糊控制进行了研究，但因研究的局限性，实际中得到应用的寥寥无几，本文实现基于PLC的交通信号的模糊控制系统。根据前后相流量来决定信号灯配时的模糊控制系统的理论研究成果，用PLC实现单个十字路口交通信号灯模糊控制的方法，以单个十字路口4相位交通灯为例，把PLC作为一个模糊控制器，采用梯形图编程。通过实验保证了系统运行稳定可靠，能根据不同的交通流量进行模糊控制决策，优化信号灯的配时，从而可以有效的解决交通流量不均衡、不稳定带来的问题。关键词：交通;智能控制;PLC湖北第二师范学院电子通信自考本科毕业论文ABSTRACTThemunipaltransportationsignalcontrolisthroughtheadjustment，thewaningandtheinductionwhichflowstothetransporationachievedimprovesthepersonandthecargosafetransportation,enhancigtheoperationefficiency.Transportsystemisarandomnature,ambiguityanduncertaintyofcomplexsystems,theestablishmentofmathematicalmodelsverydifficultandsometimesimpossbletouseexistingmathematicalmethodsdescribed.themostadaptivesignalcontrolisused,itneedsmathematicalmodel,withoutconsideringtrafficdelays,Andvaguecontrolisamathematicalmodeltocontrolmethods,itcanimitateexperiencedpolicedirectingtraffic,ideas,achievegoodcontrolresults.Inrecentyearsmanyofourscholarshavedifferentideasofindividualjunction,trafficcontrolRoutevaguestudied,butthelimitationsofthetheoryandresearchscholars,thefewpracticalapplications,basedonthisachievementtrafficsignalsvaguePLCcontrolsystem.Accordingtodeterminesignaldistributionandflowofthecontrolsystemvaguetheoreticalresesrchresults,theachievementofindividualintersectionswithtrafficlightsblurPLCcontrolmethodsforindividualcrossroads4phaseoftrafficlights,forexample,thePLCasanambiguoussignalcontrollersusingLadderprogramming.throughexperimentsthatthereliableoperationofthesystemtoavagueunderdifferenttrafficcontroldecision-making,optimizesignaldistribution,whichcaneffectivelysolvetrafficimbalance,instabilitybrought.Keywords：Transportation;Intelligentcontrol;PLC湖北第二师范学院电子通信自考本科毕业论文目录第一章绪论……………………………………………………………………11.1道路交通状况…………………………………………………………….11.2智能交通的国内外发展状况……………………………………….……11.3交通信号灯控制的研究现状…………………………………………….3.1.4本文的主要工作内容…………………………………………………….4第二章十字路口信号控制的基本理论和方法………………………………52.1交通信号灯……………………………………………………………….52.2信号灯的设置…………………………………………………………...62.3交通信号的控制方式…………………………………………………...62.4城市道路智能交通信号控制系统………………………………………72.4.1智能交通信号控制系统的基本组成……………………………….72.4.2交通信号控制系统的主要术语和参数………………………….…..72.4.3智能交通信号控制系统的主要控制方法…………………………………82.4.4智能交通信号控制的核心……………………………………………92.4.5智能交通信号控制系统的分级设计基本步骤……………………..102.4.6智能交通信号控制系统的运行管理与分级控制……………………….10第三章模糊控制………………………………………………………………103.1控制理论的发展与模糊控制理论的提出………………………………..103.2模糊控制规则的型式……………….…………………………………..123.3决定模糊控制规则的流程……………………………………………133.4十字路口交通灯的控制策略……………………………………………..143.5交通信号灯控制器的设计……………………………………………….18第四章基于PLC的模糊控制系统的设计实现………………………………214.1可编程控制器……………………………………………………………..224.2硬件电路………………………………………………………………….224.3PLC的编程设计………………………………………………………….274.4软、硬件的调试………………………………………………………….314.5系统的性能……………………………………………………………….32结论………………………………………………………………………………33致谢………………………………………………………………………………34参考文献…………………………………………………………………………35湖北第二师范学院电子通信自考本科毕业论文第一章绪论1.1道路交通状况当前，全国大中城市普遍存在着道路拥挤、车辆堵塞、交通秩序混乱的现象。概括起来，目前我们城市交通主要呈现出下列特点和问题：1、城市规模逐步扩大，运输压力沉重。改革开放以来的20多年，我国取得了持续高速经济增长和大规模城市化的辉煌成就。城镇化水平从1978年的17.9％提高到2002年的39.1％，年均增长0.88个百分点。而大量人员出行和物资交流频繁，使城市交通面临着沉重的压力。2、机动车增长加快，道路容量不足。最近几年城市机动车增长速度迅速，轿车、客车、面包车以至于摩托车增幅年平均在15%以上。而与之对应的人均道路面积一直处于低水平状态，虽然近十年已经有了较快发展，人均面积由2.8平方米上升到6.6平方米，仍赶不上城市交通量年均20%的增长速度。3、路网不合理，交通管理水平低下。我国现有城市路网一般都是密度低、干道间距过大、支路短缺、功能混乱，属于低速的交通系统，难以适应现代汽车交通的需要，交通控制管理和交通安全管理的现代化设施不能满足现实的需求。4、公共交通萎缩，出行结构不合理。从80年代后期开始，城市公共汽车交通持续萎缩，从运营效率到经营管理，从服务水平到经济效益，出现了全面的衰退。虽然公交车辆和线路长度增长许多，但公交车辆的运营速度不断下降，新增的运力被运输效率下降所抵消。由于公共交通受到冲击，被转移出来的乘客便要寻找其它出行方式，加剧出行结构的不合理。现代城市需要有一个与其现代化生活相适应的现代化交通体系，要形成一个与城市发展布局高度协调的综合交通格局。要把长远规划目标同近期调整改善结合起来。近期应做好与城市交通量基本相适应的道路网络系统，逐步改善常规公共交通的服务管理质量，有机地配合好综合交通规划，拓展空间利用条件，重点发展以轨道交通为骨干的公共交通网络，积极引入具有大、中客运量的地铁和轻轨交通方式。1.2智能交通的国内外发展状况美国、日本、欧洲都依据各自的目标，分段开发了相应的交通控制集成系统软件。美国的RHODES等就是在美国先进的交通管理系统ATMS的框架指导下，以提高交通服务水平为目标，集成了交通信号控制、出行者信息，交通需求，事件管理、排放检测等出行交通管理服务等的集成控制系统。RHODES系统依托自适应交通信号控制系统，扩展到公交的结合，实现公交信号优先和公交信息发布。DYNASMART系统基于多样式采集的信息，实时分析交通状态，利息按设计和在线评估实时信号控制、干线路径诱导等交通管理策略的运行效果，提供网络交通状态信息给公共出行者信息系统，确定与时间和当前状态相关的最优的拥挤消散策略。湖北第二师范学院电子通信自考本科毕业论文日本的集成控制系统以UTMS为代表，其目标是实现交通信息采集智能化、信号控制智能化、交通信息提供智能化，并能够与交通流诱导系统VICS互相联动。同样，这种集成系统在欧洲发展也很快，欧洲的TABASCO系统，将实时采集的交通数据，自适应交通控制系统，公路匝道调节，动态信息显示整合起来，主要是用于高峰期间平衡路网交通负荷。运行结果表明，当前路网23%的交通负载被转移，可替换路线的行程时间仅仅增加1%，协同系统可避免过饱和的瓶颈路段形成，路面平均运行时间减少13%。另外，FASTRAC系统也是信号控制系统基础上诱导集成的一个系统，其核心算法就是在中心运用动态交通分配，将诱导和控制结合起来。目前，我国各城市的交通控制集成的程度不一，北京市建立了整合管理系统TTMS也就是类似国外的TCIS，以交通信息中心为轴，连接公交系统、出租车系统城市捷运系统、轻轨系统、车速信息系统等，根据规划：第一阶段实现交通管理整合，第二阶段实现公共交通的整合，第三阶段实现信息平台的建设。上海交通信息化建设的目标：整合城区的交通监控系统、市郊公路及高速公路监控系统、车辆运行监控系统以及泊车系统等方面的相关信息，形成物流信息畅通能力。大范围的交通共用信息平台不是以逸待劳的工程，是不断吸纳、不断完善的工程。目前，北京上海已经初步建立了比较完善的信息采集系统，能够实现交通数据采集，并判断出交通状态进行发布，为管理者和决策者提供支持，其他省会城市也基本上实现了信号控制系统、122接处警、交通违法取证系统等集成统一的指挥中心平台。1.3交通信号灯控制的研究现状城市交通系统是一种非线性的、时变的、滞后的大系统，以往的交通控制研究多是基于启发式的考虑，而不是基于控制理论的方法。近多年来，随着众多研究控制理论出身的学者