عنوان : کنترل هوشمند ترافیک شهری با بهره گیری از کنترل فازی

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.Sc”

مهندسی برق کنترل

عنوان :

کنترل هوشمند ترافیک شهری با بهره گیری از کنترل فازی

استاد راهنما :

دکتر جواد حدادنیا

بهمن 1386

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

فهرست مطالب  
عنوان مطالب شماره صفحه
چکیده 1
مقدمه 2
فصل اول : کلیات 3
(1-1 هدف 4
(2-1پیشینه پژوهش 5
(3-1روش کار و پژوهش 7
فصل دوم : اصول کلی نظریه جریان ترافیک 10
(1-2معرفی پارامترهای ترافیکی 11
(2-2فازبندی 13
(3-2کنترل چراغ راهنمایی 15
(4-2 تحلیل عملکرد تقاطع 16
(5-2روشهای کلاسیک کنترل ترافیک در یک تقاطع ایزوله 19
فصل سوم : کنترل کنندههای فازی ترافیک 23
(1-3سیستم های فازی 24
(2-3کنترل کننده فازی ترافیک 27
(3-3شبیه سازی به عنوان یکی از روشهای تست کنترلر 30
(4-3کلیات کنترل فازی در سیستم های مختلف ترافیکی 31
(5-3پیاده سازی کنترلر فازی 33

 

فهرست مطالب    
عنوان مطالب شماره صفحه  
(6-3مفاهیم کنترلی ترافیک بزرگراه 37  
فصل چهارم : کنترل ترافیک در بزرگراه با ترکیب کنترلر فازی و الگوریتم 43  
ژنتیک  
   
(1-4مقدمه 44  
(2-4کنترل کننده شار ترافیک پیشرفته 44  
(3-4ساختار کنترلر فازی شار ترافیک 46  
(4-4ارزیابی پروسه با شبیه سازی ترافیک 50  
(5-4کاربرد الگوریتم ژنتیک 51  
(6-4نتایج شبیه سازی 54  
فصل پنجم : نتیجهگیری و پیشنهادات 58  
نتیجهگیری 59  
پیشنهادات 60  
منابع و ماخذ 61  
فهرست منابع فارسی 62  
فهرست منابع لاتین 63  
چکیده انگلیسی 65  

 
فهرست جدول ها
 

عنوان شماره صفحه
: 1-2 معرفی پارامترهای حاکم بر پدیده ترافیک 11
: 1-3 اصول موردها آزمایش شده در کنترل ایزوله سیگنال ترافیک 34
1-4 : پارامترهای تنظیم دو مدل پیشنهادی 49
2-4 : شرایط اولیه مورد بهره گیری در الگوریتم ژنتیک 53
3-4 : پارامترهای تعریف شده بر اساس دو مدل پیشنهادی 54
4-4 : نتایج عددی کاربرد کنترلر فازی 57

 
فهرست شکلها
 

عنوان شماره صفحه
: 1-2 تعریف فواصل زمانی برای فلوی جریان 12
: 2-2 طرح چراغ دو فازه 14
: 3-2 طرح چراغ سه فازه 14
: 4-2 طرح چراغ چهار فازه 15
: 5-2 فرایند تحلیل تقاطع های چراغدار 16
: 1-3 ساختار سیستم کنترل فازی 24
: 2-3 دی فازی ساز مرکز ثقل 26
: 3-3 بلوک دیاگرام کنترل کننده فازی ترافیک 27
: 4-3 ساختار کنترل سیگنال فازی 28
: 5-3 شبیه ساز مدل HUTSIG 30
: 6-3 کنترل کننده سیگنال فازی و ارتباطش با عملگرها 31
: 7-3 قوانین کنترلی حرکت عابران پیاده 35
: 8-3 نمونه ای از مسیر کنترل برای حالت کنترل دوفازه 36
: 9-3 دی فازی سازی 37
: 1-4 کنترل شار ترافیک 45
: 2-4 شبکه بزرگراه مورد مطالعه 45
: 3-4 مکانیزم کنترل شار 46
: 4-4 توابع عضویت متغیر های ورودی 48
: 5-4 توابع عضویت متغیر خروجی 48

 
فهرست شکلها
 

عنوان شماره صفحه
: 6-4 قوانین استنتاج برای کنترلر فازی 50
7-4 : تخمین سطح شار با شبیه ساز ترافیک 51
8-4 : کدگذاری در الگوریتم ژنتیک 53
9-4 : نتایج 5 مرتبه اجرای الگوریتم 54
10-4 : تغییرات وضعیت ازدحام ترافیک 56
11-4 : تغییرات زمانی شار ترافیک 56

 
چکیده:
 
آن چیز که در این پژوهش و در پنج فصل ارائه شده می باشد ، ثمره مطالعاتی می باشد که در زمینـه روشـهای مختلـف کنترل ترافیک شهری ، به ویژه کنتـرل فـازی کـه بـه نـوعی کنترلـی هوشـمند را در سـطوح مختلـف کنتـرل ترافیک مانند در تقاطع های درون شهری، بزرگراهها، حرکت عابران پیاده و… اعمال مـی کنـد، صـورت پذیرفته می باشد. با گسترش سریع کلان شهرها، افزایش جمعیت، بهای سوخت، بهره گیری بهینـه از ظرفیـت جـاده های موجود، مساله محیط زیست و… ، اهمیت مدیریتی موثر وکارآمد در ترافیک عیان می گردد. تحقیقات صورت گرفته در این زمینه نشان داده اند که کاربرد تکنیکهای هوشمند به علت قابلیتهـای متنوعـشان، ابـزاری مناسب در جهت شکل گیری سیستمهای مدیریت ترافیک با ویژگی ارزشمند خود- سازماندهی مـی باشـند. در ایـن سمینار پس از معرفی کلی سیستمهای ترافیـک وآشـنایی بـا مفـاهیم اصـلی در ایـن زمینـه، معرفـی مختـصری در ارتباط با سیستمهای فازی و چگونگی کاربرد آن در زمینه های مختلف موضوعات ترافیـک صـورت گرفتـه و در نهایت به مطالعه نتایج حاصل از کاربرد نوعی سیستم کنترل هوشمند ترافیک که ترکیبی از روشـهای فـازی و الگوریتم ژنتیک بوده و در یکی از بزرگراههای کشور ژاپن اعمال شده می باشد، پرداخته می گردد.
 
 
کلمات کلیدی: الگوریتم ژنتیک،کنترل ترافیک، کنترل فازی.
 
مقدمه:
 
با پیشرفت سریع جوامع شهری، تغییر وتحولات سریعی در زندگی شهرنشینی ایجاد شده می باشد و هرساله بر تعداد وسایط نقلیه به ویژه در کلان شهرها، افزوده می گردد. این افزایش که به عوامل متعددی مانند رشد جمعیت، شرایط اقتصادی، اجتماعی، فرهنگی، مهاجرتها و… بستگی دارد، مسائل ومشکلات فراوانی را نیز با خود به دنبال دارد. با وجود آنکه هرساله میلیاردها ریال صرف احداث راهها وجاده های جدید می گردد، معضل ترافیک همچنان رو به افزایش بوده و حتی در بعضی از ساعات شبانه روز به حد اشباع و غیر مطلوبی می رسد.
 
تاکنون روشهای کنترل ترافیک بیشتر مبتنی بر روشهای کنترل کلاسیک بوده می باشد. در این روشها با بهره گیری از روشهای آماری و منحنی های به دست آمده تجربی و نهایتا با تخمین بعضی از متغیرهای موثر بر ترافیک کوشش بر آن می باشد که پارامترهای مورد نظر درآن سطح خاص کنترلی، به گونه ای مطلوب تنظیم گردد. واضح می باشد که این حد پاسخگویی سیستم های ترافیک در ازای پیچیدگی بالای ساختار شامل بخشهای : کنترل، مخابرات و کامپیوتر و هچنین حجم بالای هزینه های پیاده سازی و نگهداری به دست آمده می باشد.
با گسترش کاربرد روشهای هوشمند شامل هوش مصنوعی، منطق فازی و شبکه های عصبی و با در نظر داشتن قابلیتهای متنوع آنها انتظار می رود که روشهای فوق در حوزه های مختلف کنترل ترافیک شامل : برآورد وتعبیر و پردازش اطلاعات مختلف جمع آوری شده، برخورد و مدل سازی مناسب پارامترها و شرایط مبهم موجود در پروسه کنترل، پیشگویی آینده، افزایش قدرت یادگیری سیستم افزایش هوشمندی آنها بسیار پر کاربرد بوده و نتایج قابل قبولی را ارائه دهد. در این سمینار کوشش برآن می باشد که ضمن آشنایی با مفاهیم کلی موجود در مبحث کنترل ترافیک، روشهای مختلف کنترل هوشمند ترافیک به ویژه کنترل مربوط به تقاطع ها معرفی و یک نمونه کاربرد عملی کنترل فازی با ترکیب الگوریتم ژنتیک که دریکی از بزرگراههای کشور ژاپن به کار گرفته شده می باشد، ارائه و نتایج حاصل از اجرای آن مطالعه و با روشهای سنتی مقایسه گردد.
در فصل اول کلیاتی راجع به روشهای مختلف کنترل ترافیک و تحقیقات صورت گرفته در این زمینه ارئه شده می باشد. در فصل دوم به معرفی اصول نظریه جریان کنترل ترافیک و روابط حاکم برارامترهای حاکم بر آن پرداخته شده می باشد. فصل سوم به معرفی مختصری از اصول کنترل فازی و چگونگی کاربرد آن در بخشهای مختلف کنترل ترافیک اختصاص داشته و در نهایت و در فصل چهارم یک نمونه کاربرد عملی منطق فازی و ترکیب آن با الگوریتم ژنتیک در کنترل ترافیک یکی از بزرگراههای کشور ژاپن ارائه و نتایج آن مورد مطالعه قرار گرفته می باشد. در فصل پنجم نیز نتیجه گیری و چند پیشنهاد ارائه شده می باشد.
 
فصل اول
 
کلیـات
 
فصل اول : کلیات
 
(1-1 هدف
 
با گسترش سریع کلان شهرها، افزایش جمعیت، بهای سوخت، بهره گیری بهینه از ظرفیـت جـاده هـای موجود، مساله محیط زیست و… اهمیت مدیریتی موثر وکارآمد در کنترل ترافیک عیان مـی شـود. در جهـت مقابله با مساله کنترل ترافیک شهری و مطالعه موضوع کنترل ترافیک حدودا از سـال 1950، نظریـه هـایی ارائه گردید. تا قبل از این زمان رانندگان اطلاعات کافی و درستی راجع بـه مـساله کنتـرل ترافیـک نداشـتند ومسیر خود را تنها بر اساس فاصله انتخاب می کردند.
 
در گذشته فقط مساله کمبود جاده و ظرفیت خیابان به عنوان مشکل اصلی در نظر گرفتـه مـی شـد و هزینه های بسیاری صرف افزایش جاده ها وخیابان ها می گردید.امروزه فاکتورهای متعددی از جملـه روانـی ترافیک، کاهش زمان سفر، کاهش اندازه توقفات در طول سفر، کاهش طول صف تشکیل شده در پشت چراغ قرمز و….. در مساله کنترل ترافیک مورد توجه می باشد. در این زمینه حتی اقدامات طویل المدت وپرهزینه ای نیز انجام می پذیرد. به گونه مثال هم اکنون در بسیاری از کشورهای پیـشرفته رشـته ترافیـک در دانـشگاهها تاسیس شده و کارشناسانی در این رشته به صورت آکادمیک تربیت می گردنند.
 
در مساله ترافیک به صورت کیفی وکمی عوامل بسیاری در افزایش ویا کاهش ترافیک موثرند که از آن جمله میتوان به عوامل فرهنگی مانند سطح فرهنگ ساکنان یک شهر ویا عوامل زمـانی همچـون ترافیـک در ساعات مختلف شبانه روز ویا موقعیت جغرافیایی خیابان ها وشریانها تصریح نمود. به گونه خاص، راه، وسیله نقلیه وانسان ، سه عامل موثر در سیستم های حمل ونقل شهری به شمار می طریقه که تحولات هریک موجب تـاثیر شدید بر سیستم ترافیک داشته و کنترل هریک تاثیر فراوانی در حل این مشکل خواهد داشت.
 
تا کنون روشهای کنترل ترافیک بیشتر مبتنی بر روشهای کنترل کلاسیک ترافیک بوده اسـت. در ایـن روشها با بهره گیری از روشهای آماری و منحنی های به دست آمده تجربی و نهایتا با تخمین بعضی از متغیرهـای موثر بر ترافیک کوشش بر آن می باشد که پارامترهای مورد نظر درآن سطح خاص کنترلـی، بـه گونـه ای مطلـوب تنظیم گردد.
 
در جهت رفع این نیاز، تا کنون بسته های نرم افزاری متعددی توسـط مراکـز حمـل ونقـل کـشورهای مختلف توسعه یافته اند که تا حدی پاسخگوی نیازهای موجود بوده می باشد. البته این حـد پاسـخگویی سیـستم های کلاسیک در ازای پیچیدگی بالای ساختار شامل بخشهای : کنترل ، مخابرات و کامپیوتر و هچنین حجم بالای هزینه های پیاده سازی،( به علت تجهیزات به کار رفته) و نگهـداری بـه دسـت آمـده اسـت. از دیـدگاه کنترلی، سیستمهای کلاسیک موجود از الگوریتمهای مختلف برنامه ریزی ریاضـی (از جملـه الگـوریتم هـای برنامه ریزی خطی صحیح و الگوریتم های برنامه ریزی دینامیکی) بهره گیری می کنند که خود معمولا معضلات عدیده ای مانند حجم بالای محاسباتی و مشکل پیاده سازی را به دنبال دارند.
 
همچنین مانند معضلات و نواقص مطرح شده در روشهای کلاسیک کنتـرل میتـوان بـه مـوارد زیـر تصریح نمود:
 
-1 برخورداری از سطح پایین هوشمندی در مواجه با شرایط و وضعیتهای پیچیده ترافیکی ، پیشگویی ،تخمین و بالاخره تصمیمگیری بهتر.
 
-2 عدم مدلسازی مناسب و واقع بینانه از ابهامات متعدد موجـود در بحـث کنتـرل ترافیـک (ابهامـات موجود در تعریف و یا تعیین پارامترهای ترافیکی و ابهامات موجود در مدل سـازی رفتـار راننـدگان و عـابران پیاده)
 
-3 عدم وجود ویژگی خود سازمانده1 در طراحی استراتژیهای ترافیک با پیشرفت تکنولوژی و وارد شدن کنترل هوشمند در زندگی بشر و به گونه خاص معرفی تئوری فـازی
توسط پروفسور زاده مبحث کنترل ترافیک شهری به عنوان یکی از کاربردی ترین زمینه های بـه کـار گیـری سیستم های کنترل فازی مطرح و در سال1974 توسط mamdani و papis ، اولین مراحل کنترل ترافیک بـا به کار گیری کنترل فازی مطرح گردید. با به کـار گیـری سیـستم هـای کنتـرل ترافیـک جدیـد بـا قابلیـت هوشمندی کوشش بر طراحی سیستم هایی می باشد که توانایی تغییر فرم قوانین کنترلی، به مقصود پاسخ دهی بـه تغییرات شرایط ترافیکی وسیاستهای حمل ونقل را داشته باشد.
با در نظر داشتن قابلیتهای متنوع روشهای هوشمند ( شامل هوش مصنوعی، منطق فازی و شبکه عصبی ) به ویژه در پوشش دهی و پاسخگویی مناسب به اهداف مورد نظر در بحث کنترل ترافیـک، پیـشنهاد اسـتفاده از روشهای هوشمند، به عنوان یک راه حل جدید مطلوب خواهد بود. بـا توجـه بـه قابلیتهـای متنـوع روشـهای هوشمند انتظار میرود که روشهای فوق در حوزه های مختلف کنترل ترافیک شامل برآورد وتعبیـر و پـردازش اطلاعات مختلف جمع آوری شده، برخورد و مدل سازی مناسب پارامترها و شرایط مـبهم موجـود در پروسـه کنترل، پیشگویی آینده ، افزایش قدرت یادگیری سیستم و بـالاخره افـزایش هوشـمندی سیـستم بـسیار پـر کاربرد بوده و نتایج قابل قبولی را به دنبال خواهد داشت.
 
در این سمینار کوشش برآن می باشد که روشهای مختلف کنترل هوشمند ترافیک به ویژه کنترل مربوط بـه تقاطع ها معرفی و یک نمونه کاربرد عملی کنترل فازی با ترکیب الگوریتم ژنتیک که دریکی از بزرگراههـای کشور ژاپن به کار گرفته شده می باشد، ارائه گردد و نتایج حاصل از اجرای آن مطالعه وبا روشهای سنتی مقایسه گردد.
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
تعداد صفحه : 89
قیمت : چهارده هزار تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه ارشد رشته برق مخابرات: کدهای کنترل خطا در سیستم های مخابراتی

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :               serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

دسته‌ها: مهندسی برق