高速公路人口匝道的模糊逻辑控制及
控制器， 提出了 三种入口匝 道辅助设计方案。结 合工程实呼， 选择了 上游车流密度、 下游车流密度
和入口处等待车辆的总长度作为模糊控制器的输入量， 入口匝道的调节率为输 出量。计算结果表 明， 随着入口匝道车辆数量的增加， 高速公路主线下游的车速将明显下降， 根据主线上、 下游车流密 度及匝道车辆的数量变化， 计算出不同的匝道调节率， 通过对高速公路入口匝道的调节率进行实时 调节， 可控制匝道上车辆的进入， 入口匝道辅助方案的实施可缓解与高速公路相连道路的拥堵， 对 改善高速公路运行安全和效率具有重要的作用。 关键词 ： 交通工程； 口匝道； 入 模糊控制； 匝道调节率； 辅助方案 中图分类号： ４ １２３ Ｕ ９． ２ 文献标识码 ： Ａ
（ｃｏｌ ｉ ｗ ｙ Ｃ ａｇ ｎ ｉ ｒ ｔ， ａ ７０６ ， ｈａｘ， ｉ ） Ｓｈｏ ｏ Ｈｇ ａ， ｎ ＇ Ｕ ｖ ｓｙ Ｘ＇ １０４ Ｓ ａｎｉ Ｃ ｎ ｆ ｈ ｈ ａ ｎｅｉ ｉｎ ｈａ
Ａ ｓａｔ Ｉ ｏｄｒ ｅｓｒ ｔｅ ｅ ｅｐｄ ｅ ｃｍ ｏｔ ｌ ｏｅ ｔ ｎ ｆ ｅ ａ ｍ ｉｉ ， ｔ ｂｔ ｃ； ｒｅ ｔ ｎｕｅ ｓ ， ｅｉ ａｄ ｆ ａ ｅ ｒ ｉ ｏ ｒ ｗ ｙ ｎｎ ａｄ ｒ ｎ ｏ ｈ ａ ｘ ｔ ｎ ｏ ｒ ｂ ｐ ａｏ ｆ ｆ ｅ ａ ｌｅ ｎ ｏ ｌ ｓ ｉ ｉ ｌ ｎｅ ｌｋｄ ｄ， ｚ ｌ ｉｃｎｒｌｒ ｎ ｐ ｓ ｓ ｕｔ ， ｅ ｋ ｄ ｏ ｅ ｅ ｔ ｎ ｕ ｃ ｏ ｉ ｅ ｒ ｓ ａ ｚ ｏ ｃ ｔ ｌ ｏ ｏ ｒ ｗ ｃｎｔ ｃ ｄ ｔ ｅ ｓ ｓ ｎ ｆ ｅ ｎ ｓ ｎ ｏ ａ ｆ ｙ ｏ ｏｅ ｆ ａ ｕ ｇ ｍ ａ ｏ ｒ ｅ ｈ ｉ ｆ ｒ ｎ ａｘｉｙ ｒ ｐ ｊ ｔ ｗ ｒ ｄｓ ｎｄ Ｉ ｐａ ｉ ｌ ｉ ｅｎ ， ｕｓ ｅｍ ｎｉ ， ｎｔ ａ ｕｉ ｒ ｏ－ ｍ ｐｏ ｃ ｅ ｅｇｅ． ｒ ｔａ ｅｇ ｅ ｉ ｔｅ ｔ ａ ｄ ｓｙ ｄｗ ｓ ｅ ｌ ａ ｎ ａ ｒ ｅ ｓ ｅ ｉ ｎ ｃｃ ｎ ｎ ｒ ｇ ｈ ｐ ｒ ｅ ｔ ｏ ｒｍ ｄｎｉ ａｄ ｒ ｃ ｑｅｅ ｖｈ ｌｆ ｘ ｒ ｓ ｅ ｅ ａ ｃｎｒｌｒ ｕｓ ｔｅ ｔ ｉ ｒ ｅ ｏ－ ｅｓｙ ｅｔ ｎｅ ｕ ｏ ｅｉｅ ｌ ｗ ｅ ｃ ｄ ｏｔ ｌ ｉ ｔ， ｍ ｅｎ ａ ｏ ｎ ｔ ｎ ｎａ ｕ ｆ ｃ－ｕ ｅ ｅ ｔ ｓ ｏｅ ｎ ｌ ｐ ｈ ｅ ｒ ｇ ｆ ｔ
第６ 卷
第４ 期
２０ ０ ６年 １ ２月
交 通 运 输 工 程 学 报 Ｊｕｎｌ ｒｆｓ Ｔａｓ ｒ ｔｎ ｉ ｅｎ ｏｒａｏ Ｔ ａ ｉａｄ ｎｐ ｔｉ Ｅｇ ｅ ｉ ｆ ｆ ｎ ｒ ｏ ａｏ ｎ ｎ ｒ ｇ
Ｖｏ． ４ ｌ６ Ｎｏ ．
Ｄｅ ．２ ０ ｃ ０ ６
５ ０一 ｘ １ ５
ｘ一 ４ ０
２ ０
１ 模糊逻辑控制器
人 口匝道模糊控制系统 （ １ 核心部分是模 图 ） 糊逻辑控制器 ， 模糊控制器有 由数个检测器测得 的３ 个输人量， ２ ｓ 每 ０ 更新一次， 用符号表示如 下 ： Ｕ为上游车流密度 ， Ｄ 它定义为某一瞬间单位 道路长度上存在的车辆数； Ｄ Ｄ 为下游车流密度；
作者简介： 张生瑞（９３ ， 陕西佳县人， １６－ 男， ） 长安大学教授， 工学博士， 从事交通运输规划与管理及交通控制研究。
１ ２ ０
交 通 运 输
工 程
学 报
了 １ ｜ ｜
２０ 年 ０６
３ ０一 ｘ ２ ０
． ｜
控制［， ［ 并取得了一些成果。神经网络控制虽然 ｓ ７
能够根据实际的交通状况进行在线学 习， 但缺乏 一定定性知识 ， 学习时间较长， 很难满足交通控制
Ｏ － ｍ ｆｚｙ ｉ ｃｎｒｌ ａｘｌ ｒ ｐｏ ｃ ｄｓ ｎ ｆ ｅ ａ ｎｒ ｐ ｚ ｌ ｃ ｔ ａｄ ｉａｙ ｊ ｔ ｉ ｏ ｒ ｗ ｙ ａ ｕ ｏ ｏ ｏ ｎ ｕ ｉ ｇ ｒ ｅ ｅ ｇ ｆ ｅ
Ｚ ａｇ ｅｇｒｉ Ｔ ｎ Ｇ ｏｘ ｈｎ Ｓ ｎ－ ， ａｇ －ｉ ｈ ｕ ｕ
（） ｕ ａ Ｄ ｓ ｈ Ｒ ｓ ｉ Ｓ ｄ ｉ Ｓ ｎ ｉＢ ４ｉＤ ｓ ｎ Ｄ ｔｅ Ｍ ｏ ｆ （） Ｅ ｔｅ Ｒ ｓ ｓ ｈｎ ｉ Ｂｏ ５ｉＱ ｉＢ ｆ Ｍ
制器的构造步骤如下。
＿＿ ＿一 ４ Ａ＿一 ＿－ 直 公 － ＝ －－ ＿＿ －一
旱背
函数为
规则（） ５用于避免人口匝道的车辆排队超过一 定的长度， 否则过长的等待队列会引起与高速公路 相邻车道的交通阻塞。根据每条规则 的重要 性不 同， 可以分别赋予不同的权值。 步骤 ３构造模糊产生器。模糊产生器的作用 ：
是将一个确定的输人（ ｕＤ ， Ｅ利用上述模 糊规 Ｄ ， ＤＱ ）
ｘ ０３］ Ｅ ［ ，０ １
ｘ ０ ３］ Ｅ ［ ，５ ２ ｘ ５ ５］ Ｅ ［ ，０ ３ ｘ ０ ６］ Ｅ ［ ，０ ４
ｘ一 ２ ０
产、 ｅｓ ｜
的实时性需要〔１ 模糊控制在实现上相对容易。 ７］ －； １
ｆ （） ｘ
Ｊ ｜ ．ｗｅ
一一
１ ５
因 本文采用模糊控制理论， 此， 将检测的高速公路
则库中的一条规则映射成Ｒ Ｍ的一个模糊集合 。 例如： ｕ ０ 将 Ｄ 定位于隶属度大的 当Ｄ 为５ 时， ｕ 取值区间上， 由式（） Ｄ 在模糊集合“ 上 ， １知 ｕ 大” 利 用模糊规则库中的规则（）Ｒ １，Ｍ输出是 Ｓ 即匝道调 ， 图Ｉ 模糊控制系统
人 口匝道的交汇空档通过模糊运算转化为实际的 精确控制 ， 达到定性判断和定量控制的统一 ， 从而 简化计算程序， 更加有效地提高高速公路入 口匝 道车辆汇人高速公路主线的实时性。同时， 考虑 到如果对 车流量 比较大 的人 口匝道实施 模糊 控 制， 将有可能阻塞与其相连的道路 ， 因此， 实际应 用过程中， 为缓解交通压力， 设计了相应的人 口匝 道辅助方案。
文章编号：６１１３ （０ ６０－１１ ４ １７－６ ７２０ ）４００－ ０
高速公路人口匝道的模糊逻辑控制及 辅助方案设计
张生瑞 ， 国玺 唐
（ 长安大学 公路学院， 陕西 西安 ７０６） １０４
摘 要： 为保证高速公路主线安全、 畅通与舒适运行， 减少对相连道路的影响， 构造了匝道逻辑模糊
节率为小。
Ｆｇ１ ｕｚ ｃｎｒｌ ｔ ｉ ． Ｆ ｚ ｏｔ ｓｓ ｍ ｙ ｏ ｙ ｅ
步骤 １把输人输出空间划分为模糊区间， ： 分别 用 ＳＭ， ， Ｂ表示模糊集合 “ （ｍ ｌ＂ “ Ｍｉ 小 Ｓ ａ）， 中（ ｄ ｌ － ｄ ）， Ｂ ）。根据测定的统计数据， Ｄ 可能 ｌ ＂“ ｉ ＂ ｅ 大（ ｇ 把 ｕ 取值范围「 ｕ．Ｄ－」 Ｄ＿， 划分成 ３ ｕ 个模糊集合，ｕｎ Ｄ ， Ｄ －分别表示 Ｄ ｕ． ｕ的最小值和最大值。例如： 当 Ｄ－为１，，二 ６ 时， 给出了上游车流密度 ｕ． ０Ｄ－为 ０ 图２ ＳＭ， ３ ， Ｂ 个模糊集合的隶属度函数。岛 的隶属度
ｅｕ ｃ． ｄ ． ｎ
０ 引
言
高速公路人口匝道控制的难点在于系统的复
收稿 日期：０６ ７１ ２０－ －２ ０ 墓金项目： 国家自然科学基金项 目（０７０９ ５５８０）
杂性和随机性， 以用精确的数学模型来描述 。 难 随着智能控制理论的发展， 越来越多的研究尝试 使用模糊控制［１神经网络控制及模糊神经网络 Ｃ 、 ｌ － ５
Ｑ 为人口处等待车辆的总长度， Ｅ 超过一定的长度， 等待车辆将阻塞附近区域的交通。由此可以测得
３ 个反映高速公路交通情况的数据， 把这些数据作
为模糊逻辑控制器的输人量 。模糊逻辑控制器的 输出量就是各人 口匝道调节率 Ｒ 。模糊逻辑控 Ｍ
Ｄ 为 ５ 在 个模糊集合的隶属度函数值 时， Ｄ ） ，ａＤ ） ． ） ｓＤ ） ｍ １ 同理， Ｄ ， Ｄ Ｑ ， 把 Ｅ Ｒ 可能出现的值也分 Ｍ 别划分成为 ３个模糊 集合。 步骤 ２ 构造模糊 ： 规则库。模糊 规则 的 ｘ（ｅ ｋ － ／ ｈ． ｍ ｖ 来源是专家， 模糊规则 图 ２ ｏ Ｄ 模糊集的划分 的数 目也来 自专家经 Ｆｇ２ ｉｓ ｎ Ｄ ｆｚｙ ｔ ｉ Ｄｖ ｉ ｏ ｕ ｚ ｓ ｓ ． ｉｏ ｆ ｕ ｅ 验。这里选择 了如下 ５ 条规则。 （） ｕ ｏ Ｄ ｔ ｎ ｓ ｉＢ Ｄ ｉＢ ｅ Ｒ ｉＳ １ｉＤ ｓ ｒ ｓ ｈ Ｍ ｏ ｆ （） ｕ ｔ ｎ ｓ ｉＭ ｅ Ｒ ｉ Ｍｏ ２ｉＤ ｓ ｈ ｆ Ｍ （） Ｄ ｔ ｎ ｓ ｉＭ ｅ Ｒ ｉ Ｍｏ ３ｉＤ ｓ ｈ ｆ Ｍ
ｒ ｐ ｓｅｅ ａ ｃ ｔ ｌｒ ｐｔ Ｃｌ ｌｅ ｒ ｕ ｉ ｉｔ ｔ ｔ ｎｔａ ｖｈ ｌｓ ｅ ｉ ａ ｗ ｓ ｃｄ ｏ ｒｌ ｏｔ ． ｃ ａ ｄ ｌ ｎ ｃ ｅ ｈ ｄｗ ｓｅ ｅｉ ｐ ｄ ｎ ｍ ａ ｅ ｔ ｓ ｏｅ ｕ ｕ ａｕ ｔ ｅ ｔ ａ ｓ ｏ ｒ ｍ ｃ ｅ ｓ ｌ ｎ ｓ ｄ ａ ｅ ｍ ｉｉ ａ ｄｃ ａｎ ｏｖ ｕｌ ｗｔ ｔ ｉ ｒ ｓ ｇ ｖｈ ｌ ｎｍ ｅ ｉ ｏ－ ｍ ； ｏ ｉ ｔ ａ ｌｅ ｅ ｅ ｉ ｂｉ ｓ ｉ ｈ ｎ ｅ ｉ ｏ ｅｉｅ ｂｒ ｎ ａ ｐ ａ ｒ ｎ ｏ ｎｎ ｒ ｒ ｓ ｇ ｏ ｙ ｈ ｅ ａｎ ｆ ｃ ｕ ｅ ｃ ｎ ｒ ｃ ｄ ｇ ｃ ｕｓｅ ｄｎｉ ， ｎｔ ａ ｄｎｉ ａｄ ｉｅ ｂｒ ｒ ｐ ｔ ｉ ｒ ｅ ｂ ｃ ｃ ａ ｄ ｔ ｐｔ ａ ｅｓｙ ｄｗ ｓｅ ｅｓｙ ｖｈ ｌ ｎｍ ｅ， ｍ ｅｎ ａ ｃ ｅ ｕ ｔ ； ｒ ｍ ｔ ｏ ｒ ｍ ｔ ｎ ｅ ｃ ｕ ａ ｍ ｅ ｒ ｇ ａ ｔ ｎ ａ ｌｅ ｈ ｌ ｅ ｅｔ ｎｅ ｎｒ ｐ ｉｅ ｃ ｂ ｃ ｔ ｌｄ ｔｅ ｌｉｅ ｓｎ ｏ ｔ ｍ ｔｉ ｒ ｅ ｒ ｗｙ ｎ ａｃ ｏ ｏ－ ｍ ｖｈ ｌ ａ ｅ ｒ ｌ ｂ ｈ ｒ －ｍ ａ ｕｔｇ ｈ ｅ ｒ ｇ ｏ ｆ ｅａ ｒ ｆ ａ ｅ ｃｓ ｎ ｏ ｏｅ ｙ ｅ ｔ ｄ ｉ ｆ ｎ ａ ｊ ｅ ｅｎ ａ ｆ ｔ ｅ ｏ－ ｍ ， ａｐｃ ｉ ｏ ａｘｉｙ ｊ ｔ ｃ ａｅｉｅ ｃｎｅ ｉ ｏ ｌｋｄ ｄ， ｉｐ ｖ ｎ ａ ｐ ｔｅ ｌａｏ ｆ ｉ ｒ ｐｏ ｃ ａ ｌｖ ｔ ｔ ｏｇｓｏ ｆ ｅ ｒ ｓ ａｄ ｒ ｅ ｒ ｈ ｐ ｉｔｎ ｕ ｌ ｒ ｅ ｓ ｌ ａ ｈ ａ ｎ ｅ ｔｎ ｉ ｎ ｏ ａ ｎ ｍ ｏ ｔ ｓ ｅ ａｄ ｃｎｙ ｆｅ ａ ｒｎｉ ． ａ， ｇ， ｒ ｓ ｈ ａ ｔ ｎ ｅｉｅｃ ｏ ｒ ｗ ｙ ｎ ｇ １ ５ １ ｅ ． ｅ ｙ ｆ ｉ ｆ ｆ ｆ ｅ ｕ ｎ ｔ ｂ ｆｓ １ ｉ ｆ Ｋｙ ｄ：ｒ ｆ ｅｇ ｅｒ ｇ ｏ－ ｍ ；ｕｚ ｃｎｒｌｒ ｐ ｔ ｉ ｒ ｅ ａｘｉ ｙ ｊ ｔ ｅ ｗ ｒｓ ｔ ｆｃ ｉ ｅｎ ； ｒ ｐ ｆ ｙ ｔ ；ａ ｍ ｅｎ ａ ； ｉａ ｐｏ ｃ ｏ ａｉ ｎ ｎ ｉ ｎ ａ ｚ ｏ ｏ ｍ ｅ ｒ ｇ ｔ ｕ ｌｒ ｒ ｅ ｓ Ａ ｔ ｒ ｕ ｅ Ｚ ａｇ ｎ－ ｉ ９３ ， ａ ， ， ｆ ｓｒ ８－ －２３２２ ｚａｇｒ ｃｄ ｕ ｏ ｒ ｍ ： ｎ Ｓｅｇ ｕ １６－ ｍ ｌ Ｐ Ｄ ｐｏ ｓ ， ２ ８３４６，ｈｎｓ ｈ． ｈ ｅ ｓ ｈ ｈ ｒ（ ） ｅ ｈ ｒｅ ｏ ６ ９ ＠
高速公路入口匝道交通模糊控制研究
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２０ ０２年 ｌ０月
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高速公路入口匝道模糊控制器的设计与仿真_姜杰
制器的实际控制效果进行了仿真， 输出的仿真结果表明该模糊控制器的设计合理， 控制效果较好。
关键词： 高速公路； 模糊控制； 入口匝道控制； 匝道调节率； ＭＡＴＬＡＢ 仿真
中图分类号： Ｕ４１２
另外， 根据北京奥林匹克公园的特点， 利用主骨架 行人干道营造欢乐气氛， 同时亦能吸引一部分观众， 达 到削减公园内高峰时刻交通量的目的。
场馆区的行人出入口布局以及公园内部行人路线图 如图 ４、图 ５ 所示。
５ 结语
行人交通是奥林匹克公园内最重要的交通方式， 行 人交通的安全、有序是成功的奥运交通方案中必不可少 的环节。本文提出北京奥运会期间奥林匹克公园行人交 通需求和时空分布的预测方法， 并给出奥林匹克公园的 行人交通组织原则及设计方案。
建立模糊控制规则库之后， 便可进行模糊推理， 目 前模糊控制系统常采用的推理方法很多， 此处采用 Ｍａｍｄａｎｉ 直接推理法。Ｍａｍｄａｎｉ 推理法是先求出模糊 关
系 ， 再根据输入量求出控制量。模糊关系
，
为两个输入分别为
时
确定的模糊关系。输入分别为
时， 可由式
求出输出。其中“”为模糊合成运算。
１．４ 去模糊运算 模糊控制器根据模糊控制规则推理得到的输出结果
高速公路入口匝道的模糊逻辑控制初探
吴 增 桂 Ｗ ｕＺ ｎ ｇ ｉ ｅ ｇ ｕ
（ 深圳职 业 技术 学院 ， 深圳 ５ ８ ５ ） １０５
Ｓ ｅ ｚ ｅ Ｐ ｌｔｃ ｎｉ ｌｅ ｅ， ｈ ｎ ｈ ｎ ５１ ０ ５， ｉ ａ ｈ ｎ ｈ ｎ ｏｙ ｅ ｈ ｃＣｏｌｇ Ｓ ｅ ｚ ｅ ８ ５ Ｃｈ ｎ
摘 要 ：目前 ， 糊控 制在 高速 公路 中 已经 开始应 用 ， 模 并取 得 了一 定 的成就 ， 模糊控 制 在 交通控 制 中有 着 广阔 的发展 前 景 。本 丈在 分 析公路 匝 道控 制基础 上 ， 绍 了模 糊 控 制 方法及 其 参数 的 选取 ， 出 了模 糊控 制 系统设 计步 骤 ， 此 基础 上 建 立 了入 口 匝道模 糊控 制 器 的设 计 机仿 真 实 介 给 在
论 的发 展 ， 制策 略 的优 化 方 法 经 历 了线 性 规 划 、 控 最优 控 制 、 次优 控 要 事 先 知 道 被 控 对 象 （ 生 产 过 程 ） 或 的精 确 数 学 模 型 ， 后 根 据 数 学 然 制、 分层 递 阶控 制 。 从 数 学 动 力 模 型 来 考 察 交 通 控 制 系统 是 一 个 非 模 型 及 给 定 的 性 能 指 标 ， 择 适 当 的 控 制 规 律 ， 行 控 制 系统 的 设 选 进 线性 、 变 系统 ， 时 交通 控 制 系统 可 以 实现 优 化 交通 的 目的 ， 是 一 旦 计 。 因 为 高速 公路 及 其 车 辆 组 成 的 系 统 非 常 复 杂 多 变 ， 难 找 到 能 但 很 出现 非 正 常 交 通 时 ， 通 控 制 系统 往 往 无 法 适 从 ， 至 出 现 交 通 混 ； 描 述 交通 流 的模 型 ， 以 根 据 数 学 模 型 提 出 的最 优 控 制 策 略 只 交 甚 隹确 所 乱 的情 况 。 能控 制 系统 的 出现 给 高 速 公 路 交 通 控 制 系 统 带 来 了新 能是 相 对 的 ， 会 是 绝 对 最 优 的。 模 糊 逻 辑 和 神 经 元 网络 都 不依 赖 智 不 的希 望 。 能 控 制 系统 一般 具 有 以知 识 表 示 的 非 数 学 广 义模 型 和 以 于 精 确 的数 学 模 型 ， 兼 有 逻 辑 推 理 和 数 值 计 算 的 功 能 ， 有 较 强 智 都 都 数学 模 型 混 合 表 示 的 混合 控 制过 程 ， 适 用 于 含 复 杂 性 、 完 全 性 、 的 非 线性 函数 近似 能 力 。 由于 交 通 系统 是 强 非 线 性 的 ， 且 与 之 有 它 不 而 模糊性、 不确 定 和 不 存 在 已知 算 法 的 生长 过 程 １Ｉ １。目前 ， 糊 控 制在 关的许 多概念具有模糊性 ， ， ２ 模 因此采用智能控制 方法是解决 交通控 制 高速 公路 中 已经 开 始 应 用 ， 取 得 了 一 定 的 成 就 ， 糊 控 制 在 交 通 问题 的有 效 途 径 。 并 模 控 制 中有 着 广 阔 的 发展 前 景 。 ２ 模 糊 控 制 算 法 １ 公 路 匝道 控 制 概 述 模 糊 控 制 系统 是 一 种 自动 控 制 系统 ， 是 以模 糊 数 学 、 糊 逻 它 模 高 速 公 路入 口 匝道 交 通 控 制 是 应 用 最 广 泛 的 一 种控 制 策 略 。 其 辑 语 言 形 式 的知 识 表 示 和 模 糊 逻 辑 推 理 为理 论 基 础 ， 用 计 算 机 控 采 基 本 目标 是 控 制 高速 公 路 的交 通 需 求 ， 在 高 峰 交 通 期 间控 制 进 入 制 技 术 构 成 的一 种 具 有 闭环 结 构 的数 字 控 制 系 统 。 核 心 是具 有智 即 其 高 速 公 路 的 车辆 数 目， 高 速 公 路 交通 流 的 流 量 、 使 密度 、 度 等 参 数 能性 的模 糊 控 制器 ， 控 制 原 理 上 它 应 用 模 糊 集 合 论 、 糊 语 言 变 速 在 模 运 行 在 最 佳状 体 ， 某 种性 能指 标 达 到 最 佳 。 入 口匝 道 调 节 的实 质 量和模糊 逻辑推理 的知识 ， 使 模拟人 的模 糊思维 方法 ， 复杂过程进 对 是 将 入 口交通 流 在 时 间和 空 间 上 重 新 分 配 ， 中 一 部 分 车 辆 被 准 予 行 控 制 ｌ 模 糊 控 制 系统 的核 心部 件 是 虚 线 框 中 的模 糊 控 制 器 ， 括 其 ４ Ｉ 。 包 进 入 ， 一 部 分 车 辆在 匝道 上 等 待 ， 机 进 入 ， 有 一 部 分 车 辆 须 自 模糊化过程、 另 伺 还 知识库ｆ 包含规则库）推 理决策和精确化计算。模糊控 、 行 选 择 替 代 路 线 行 驶 ， 沿 着 高 速 公 路 的平 行 道 路 前 进 ， 下 游 的 制 系 统 在 结 构 上 与 传 统 控 制 系统 没 有 太大 的差 别 ， 要 区别 就 是 它 或 从 主 入 口匝道 进 入 高 速 公 路 。 采 用 了模 糊 控 制 器 ， 也是 设计 模 糊 控 制 系统 的重 点 所 在 。 这 入 口匝道 控 制 包 括 匝 道调 节 和 匝 道 关 闭两 种 形 式 ， 匝道 调 节 实 ２１输 入 量 的模 糊 化 模糊 化 是 把 精 确 量 转换 成 模 糊 量 量 的 变 ． 在 匝 道 使 用 交 通 信 号 灯 、 进 入 车 辆 实 行 计 量控 制 ， 位 时 间 内 允 换 过 程 ， 对 单 在模 糊 化 的过 程 中 需要 进 行 量 化 、 糊 划 分和 模 糊 表 达 。 模 量 许 进入 的车 辆 成 为 匝 道调 解 率 ， 匝道 关 闭 可 以 看作 是 匝 道调 节 的 极 化实质是把连续输入精 确值 的范围离散化 ； 模糊划分就是对论域范 端方法， 或视 为一 种 Ｂ ｎ— ａ ｇ 制 。 １ 来 人 们 还 致 力 于 入 口 ａｇ Ｂ ｎ 控 近 ０年 围 确 定 模 糊 量 的个 数 ：模 糊 表 达 就 是 对 模 糊 量 的 隶 属 函数 进 行 定 控 制 的另 一 方法 一 口汇合 控 制 的研 究 ，汇 合 控 制 系统 的 目的 是 帮 入 义， 即最 终 确 定 模 糊 量 的隶 属 度 函数 。 助 匝道 车 辆 顺 利 地 汇 入 主 线 的 高 密度 车 流 ， 持 主 线 交 通 流 的 稳 定 保 目前 尚未 能证 明 什 么形 状 的 隶 属 度 函 数 对 某 一 控 制 目标 是 最 和 欠饱 和 状 态 。 优 的 。因此 ， 属 函 数 大 多依 赖 经验 或考 虑 处理 方便 而 选 取 。另外 ， 隶 常 用 的 入 口匝道 调 节 方法 有１ ３ Ｊ匝道 定 时 限 流 控 制 ， 匝道 车辆 感 对 大 多 数 控 制 系 统 的运 行 表 明 ， 划 分 宽 度 相 同 时 ， 行 过 程 对 隶 在 执 应 限流 控 制 和 匝道 系统 控 制。 按 照 控 制原 理 的 不 同 ， 口匝道 控 制 入 属 函 数 的 形状 并 不敏 感 。基 于 上 述原 因 ， 属 度 函 数 的 选 择 一 般 采 隶 又 可 以分
高速公路入口匝道模糊控制器的设计
高速公路入口匝道模糊控制器的设计
徐建闽;贺敬凯
【期刊名称】《控制理论与应用》
【年(卷),期】2004(021)004
【摘要】入口匝道控制是高速公路控制中的重要内容,但目前在高速公路中使用的入口匝道控制方法的效果均不理想.本文提出使用模糊控制方法进行入口匝道控制的思路,并根据入口匝道控制的原理和模糊控制系统的设计步骤对模糊控制器进行了设计.选用上、下游时间占有率、车速及排队长度等五个模糊量为输入量,根据实际情况分别采用三角形和梯形隶属度函数,建立了包含12条模糊控制规则的规则库,并使用MATLAB工具进行系统仿真.结果表明该控制器用在高速公路入口匝道控制中具有良好的效果.
【总页数】4页(P639-642)
【作者】徐建闽;贺敬凯
【作者单位】华南理工大学,交通学院,广东,广州,510640;华南理工大学,交通学院,广东,广州,510640
【正文语种】中文
【中图分类】TP27
【相关文献】
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云龙
3.快速路入口匝道模糊控制器的设计 [J], 郑建湖;董德存;陈洪
4.高速公路入口匝道多维可调模糊控制器设计 [J], 赵丽;张虹
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高速公路入口匝道交通模糊控制研究
1 课题背景及意义高速公路是为主要出行发生地区之间的高速车流而设计的分隔式多车道公路［1］。
目前高速公路采用的交通控制策略有入口匝道控制、主线控制、通道控制等类型，此外还有一系列管理措施［2］。
入口匝道控制是应用最广泛的一种控制策略. 其基本目标是控制高速公路的交通需求，即在高峰期间控制进入高速公路的车辆数目，使高速公路交通流能运行在最佳状态附近。
单位时间内允许进入的车辆数称为匝道调节率。
入口匝道控制问题引起了许多学者的兴趣，文献［3～5］都是建立高速公路交通流的数学模型，并根据目标函数提出相应的控制策略。
因为高速公路及其车辆组成的系统非常复杂多变，很难找到能准确描述交通流的模型，所以根据数学模型提出的最优控制策略只能是相对的，不会是绝对最优的。
交通控制系统由道路、车辆、驾驶员、环境条件及控制设备组成，控制对象是车辆及其驾驶员。
在这一系统中控制的信息来源有两种：一是提供测量数据的传感器，如地磁检测器、环形线圈检测器、超声波检测器等，这些检测器提供系统状态变量（交通流量、交通密度、交通速度、入口排队长度等），来自检测器的信息是数据信息；二是提供系统性能描述的专家，来自专家的信息是语言信息。
语言信息常常用模糊的术语来表示，如驾驶员看到前面的车比较多，他就会告诉自己把车开慢一点. 这里的“比较多”和“慢一点”就是模糊术语。
模糊逻辑控制是文献［6］中提出的一种控制方法，它能较好地处理数据信息和语言信息。
因而采用模糊逻辑控制器进行高速公路入口匝道调节是切实可行的。
文献［7,8］曾将模糊控制应用于交通系统中使之与不同的入口匝道相适应。
2 高速公路入口匝道交通的控制的研究现况2.1控制现状目前，关于高速公路匝道的研究多数是针对入口匝道的，出口匝道相关方面的研究只是停留在分析层面，没有更深入的研究[9]~[12]。
不合理的出口匝道的设计有可能导致匝道上的交通流“溢出”到高速公路，从而使高速公路的通行能力大打折扣，并导致高速公路出口区域各种类型的交通冲突点增加，构成更多潜在的交通安全问题。
基于模糊逻辑工具箱的高速公路匝道控制
基于模糊逻辑工具箱的高速公路匝道控制
梁新荣;任睿
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2008(24)13
【摘要】采用MATLAB模糊逻辑工具箱研究高速公路入口匝道控制问题.阐述了模糊逻辑控制器的组成与设计步骤,介绍了MATLAB模糊逻辑工具箱,根据上游、下游交通参数设计了高速公路入口匝道模糊逻辑控制器,并进行了仿真实验.结果表明,该方法切实可行,它能避免高速公路主线交通拥挤和堵塞,实现车辆在高速公路上高效、安全的运行.
【总页数】3页(P255-257)
【作者】梁新荣;任睿
【作者单位】529020,广东,江门五邑大学信息学院;510640,广州,华南理工大学交通学院;529020,广东,江门五邑大学信息学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.基于模糊逻辑的城市快速路入口匝道控制 [J], 陈学文;杨成勇;王娜
2.基于Matlab/Simulink的区间二型自组织模糊逻辑控制器工具箱 [J], 张辈;薛玉;邱望标;谢建兴
3.基于模糊逻辑工具箱的控制系统计算机仿真 [J], 黄成静;王琳;马平;刘红军
4.高速公路非线性反馈模糊逻辑匝道控制器 [J], 梁新荣;刘智勇;毛宗源
5.基于模糊逻辑的高速公路匝道控制的新方法 [J], 张燕;陈阳舟
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高速公路入口匝道的模糊逻辑控制初探
高速公路入口匝道的模糊逻辑控制初探摘要：目前，模糊控制在高速公路中已经开始应用，并取得了一定的成就，模糊控制在交通控制中有着广阔的发展前景。
本文在分析公路匝道控制基础上，介绍了模糊控制方法及其参数的选取，给出了模糊控制系统设计步骤，在此基础上建立了入口匝道模糊控制器的设计机仿真实验，结果表明入口匝道控制其取得了预期效果。
关键词：高速公路流量；入口匝道；模糊控制；仿真中图分类号：TP301.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2010）11-0125-020 引言高速公路交通控制系统是一个包含人、车、路交互作用的复杂的系统，其控制包括匝道控制、主线控制、通道控制等。
随着控制理论的发展，控制策略的优化方法经历了线性规划、最优控制、次优控制、分层递阶控制。
从数学动力模型来考察交通控制系统是一个非线性、时变系统，交通控制系统可以实现优化交通的目的，但是一旦出现非正常交通时，交通控制系统往往无法适从，甚至出现交通混乱的情况。
智能控制系统的出现给高速公路交通控制系统带来了新的希望。
智能控制系统一般具有以知识表示的非数学广义模型和以数学模型混合表示的混合控制过程，它适用于含复杂性、不完全性、模糊性、不确定和不存在已知算法的生长过程[1，2]。
目前，模糊控制在高速公路中已经开始应用，并取得了一定的成就，模糊控制在交通控制中有着广阔的发展前景。
1 公路匝道控制概述高速公路入口匝道交通控制是应用最广泛的一种控制策略。
其基本目标是控制高速公路的交通需求，即在高峰交通期间控制进入高速公路的车辆数目，使高速公路交通流的流量、密度、速度等参数运行在最佳状体，使某种性能指标达到最佳。
入口匝道调节的实质是将入口交通流在时间和空间上重新分配，其中一部分车辆被准予进入，另一部分车辆在匝道上等待，伺机进入，还有一部分车辆须自行选择替代路线行驶，或沿着高速公路的平行道路前进，从下游的入口匝道进入高速公路。
入口匝道控制包括匝道调节和匝道关闭两种形式，匝道调节实在匝道使用交通信号灯、对进入车辆实行计量控制，单位时间内允许进入的车辆成为匝道调解率，匝道关闭可以看作是匝道调节的极端方法，或视为一种Bang-Bang控制。
高速公路入口匝道无模型控制研究
第２卷 第３ ３ 期
２０ 年６月 ０７
哈 尔 滨 商 业 大 学 学 报 （自然科 学版 ）
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由于 高速公路 交通 系统是 一个 复杂 的非线性 、 时变 系统 ， 有高 噪声干扰 、 态突 变性等特 点 ． 具 动 因
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摘
要： 高速公路 交通 系统是具有非线性、 随机性 、 时变性等特性 的复杂系统 ， 用传统的数学模 型很难
准确地描述 。 因此依赖数 学模型的 交通流控制存在 很大的局 限性 ． 建立 了一个 包含神经网络的无模 型
高速 公 路 交通 流 匝道控 制 系统 ， 里 以入 口 匝道 的 放 行 率 （ 这 即控 制 变 量 ） 为 神 经 网 络 输 出 ， 给 出 作 并
基于模糊逻辑算法的高速公路入口匝道控制系统研究的开题报告
基于模糊逻辑算法的高速公路入口匝道控制系统研究的开题报告一、选题背景和意义：随着交通工具的普及和城市化的发展，交通拥堵已成为一个严重影响社会经济发展的问题。
高速公路是我国的主干道路，车流量大且速度快，因此高速公路入口匝道的控制系统对于道路交通安全和交通流畅有重要影响。
目前，传统的高速公路入口匝道控制采用的是固定的信号灯控制，容易造成车辆堵塞和车流量低效。
随着计算机和控制技术的发展，模糊逻辑算法被广泛应用于工业控制领域，已取得了较好的效果。
本课题旨在探讨基于模糊逻辑算法的高速公路入口匝道控制系统，以提高道路交通效率，缓解交通拥堵。
二、研究内容和方法：1.研究现有高速公路入口匝道控制系统的技术特点和局限性，分析目前存在的问题与瓶颈；2.探讨模糊逻辑算法的基本原理和应用，研究模糊逻辑算法在高速公路入口匝道控制系统中的应用；3.开发基于模糊逻辑算法的高速公路入口匝道控制系统，包括模糊控制器的设计与实现、数据采集与处理、硬件、软件和通信技术等；4.对系统进行仿真实验和实际道路测试，测试系统的效果和性能，并对实验结果进行分析和评价；5.总结探索的经验和教训，指出下一步改进的方向和可以优化的地方。
三、预期研究成果：本课题将研究开发一种基于模糊逻辑算法的高速公路入口匝道控制系统，旨在提高道路交通效率，缓解交通拥堵问题。
预期研究成果包括以下几个方面：1. 对比传统的高速公路入口匝道控制系统，基于模糊逻辑算法的系统能够更加高效和准确地调节车速和车流，提高道路的通过量和安全性；2. 通过仿真和测试实验，验证系统的效果和性能，对实验数据进行分析和评价，评估系统的优点和缺陷；3. 总结探索的经验和教训，为今后类似系统的研究和应用提供参考。
四、研究计划和进度：本课题预计在12个月内完成研究工作。
具体的计划和进度如下：第1-2个月：研究现有高速公路入口匝道控制系统的技术特点和局限性，分析系统存在的问题和需求；第3-4个月：研究模糊逻辑算法的基本原理和应用，探讨模糊逻辑算法在高速公路入口匝道控制系统中的应用；第5-6个月：设计基于模糊逻辑算法的高速公路入口匝道控制系统，包括模糊控制器的设计、数据采集与处理、硬件、软件和通信技术等；第7-9个月：对系统进行仿真实验，测试系统的效果和性能，并对实验数据进行分析和评价；第10-11个月：进行实际道路测试，测试系统的实际效果和性能，并对实验数据进行分析和评价；第12个月：总结探索的经验和教训，撰写论文，提出改进措施和优化建议。
快速路交通流分布参数系统的模糊PI边界控制方法
Ｐ Ｉ 控 制 方 法 应 用 到快 速 路 入 口匝道 控 制 中 ，取 得 了较 好 的 控制 效果 ， 且具 有 一 定 的鲁 棒 性 ，然
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（ 青岛科技大学 ａ ． 数理学院 ； ｂ ．自动 化 与 电子 工 程 学 院 ，山 东 青 岛 ２ ６ ６ ０ ４ ２ ）
摘 要 ： 基 于快 速路 交通 流分 布 参数 系统模 型 ， 利 用模 糊 逻辑 整 定 Ｐ Ｉ 控 制 器参 数 ， 提出
了ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ种 入 口 匝道 模糊 自整 定 Ｐ Ｉ 边界控 制 方 法 。该 方 法 可 同时 利 用 快速路 交 通流 各 个路
ＬＩ Ｕ Ｘｉ ａ ｎ ｇ — ｐ ｅ ｎ ｇ ， Ｓ ＵＩ Ｓ ｈ ｕ － ｌ ｉ ｎ ，ＬＩ Ｊ ｉ ａ ｎ — ｙ ｉ ｎ ｇ ， ＣＨＩ Ｒｏ ｎ ｇ － ｈ ｕ
（ ａ ． Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ；ｈ ． Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇｅ ｏ ｆ Ａｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ，