Get a site

پایان نامه رشته برق با موضوع:کنترل هوشمند ترافیک شهری با بهره گرفتن از کنترل فازی

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی برق

گرایش :کنترل

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

استاد راهنما :

دکتر جواد حدادنیا

بهمن ۱۳۸۶

 

فهرست مطالب
عنوان مطالب شماره صفحه
چکیده ۱
مقدمه ۲
فصل اول : کلیات ۳
(۱-۱ هدف ۴
(۲-۱پیشینه تحقیق ۵
(۳-۱روش کار و تحقیق ۷
فصل دوم : اصول کلی نظریه جریان ترافیک ۱۰
(۱-۲معرفی پارامترهای ترافیکی ۱۱
(۲-۲فازبندی ۱۳
(۳-۲کنترل چراغ راهنمایی ۱۵
(۴-۲ تحلیل عملکرد تقاطع ۱۶
(۵-۲روشهای کلاسیک کنترل ترافیک در یک تقاطع ایزوله ۱۹
فصل سوم : کنترل کنندههای فازی ترافیک ۲۳
(۱-۳سیستم های فازی ۲۴
(۲-۳کنترل کننده فازی ترافیک ۲۷
(۳-۳شبیه سازی به عنوان یکی از روش های تست کنترلر ۳۰
(۴-۳کلیات کنترل فازی در سیستم های مختلف ترافیکی ۳۱
(۵-۳پیاده سازی کنترلر فازی ۳۳

 

فهرست مطالب
عنوان مطالب شماره صفحه
(۶-۳مفاهیم کنترلی ترافیک بزرگراه ۳۷
فصل چهارم : کنترل ترافیک در بزرگراه با ترکیب کنترلر فازی و الگوریتم ۴۳
ژنتیک
(۱-۴مقدمه ۴۴
(۲-۴کنترل کننده شار ترافیک پیشرفته ۴۴
(۳-۴ساختار کنترلر فازی شار ترافیک ۴۶
(۴-۴ارزیابی پروسه با شبیه سازی ترافیک ۵۰
(۵-۴کاربرد الگوریتم ژنتیک ۵۱
(۶-۴نتایج شبیه سازی ۵۴
فصل پنجم : نتیجهگیری و پیشنهادات ۵۸
نتیجهگیری ۵۹
پیشنهادات ۶۰
منابع و ماخذ ۶۱
فهرست منابع فارسی ۶۲
فهرست منابع لاتین ۶۳
چکیده انگلیسی ۶۵

فهرست جدول ها

عنوان شماره صفحه
: ۱-۲ معرفی پارامترهای حاکم بر پدیده ترافیک ۱۱
: ۱-۳ اصول موارد آزمایش شده در کنترل ایزوله سیگنال ترافیک ۳۴
۱-۴ : پارامترهای تنظیم دو مدل پیشنهادی ۴۹
۲-۴ : شرایط اولیه مورد استفاده در الگوریتم ژنتیک ۵۳
۳-۴ : پارامترهای تعریف شده بر اساس دو مدل پیشنهادی ۵۴
۴-۴ : نتایج عددی کاربرد کنترلر فازی ۵۷

فهرست شکلها

عنوان شماره صفحه
: ۱-۲ تعریف فواصل زمانی برای فلوی جریان ۱۲
: ۲-۲ طرح چراغ دو فازه ۱۴
: ۳-۲ طرح چراغ سه فازه ۱۴
: ۴-۲ طرح چراغ چهار فازه ۱۵
: ۵-۲ فرایند تحلیل تقاطع های چراغدار ۱۶
: ۱-۳ ساختار سیستم کنترل فازی ۲۴
: ۲-۳ دی فازی ساز مرکز ثقل ۲۶
: ۳-۳ بلوک دیاگرام کنترل کننده فازی ترافیک ۲۷
: ۴-۳ ساختار کنترل سیگنال فازی ۲۸
: ۵-۳ شبیه ساز مدل HUTSIG ۳۰
: ۶-۳ کنترل کننده سیگنال فازی و ارتباطش با عملگرها ۳۱
: ۷-۳ قوانین کنترلی حرکت عابران پیاده ۳۵
: ۸-۳ نمونه ای از مسیر کنترل برای حالت کنترل دوفازه ۳۶
: ۹-۳ دی فازی سازی ۳۷
: ۱-۴ کنترل شار ترافیک ۴۵
: ۲-۴ شبکه بزرگراه مورد بررسی ۴۵
: ۳-۴ مکانیزم کنترل شار ۴۶
: ۴-۴ توابع عضویت متغیر های ورودی ۴۸
: ۵-۴ توابع عضویت متغیر خروجی ۴۸

فهرست شکلها

عنوان شماره صفحه
: ۶-۴ قوانین استنتاج برای کنترلر فازی ۵۰
۷-۴ : تخمین سطح شار با شبیه ساز ترافیک ۵۱
۸-۴ : کدگذاری در الگوریتم ژنتیک ۵۳
۹-۴ : نتایج ۵ مرتبه اجرای الگوریتم ۵۴
۱۰-۴ : تغییرات وضعیت ازدحام ترافیک ۵۶
۱۱-۴ : تغییرات زمانی شار ترافیک ۵۶

چکیده:
آنچه در این تحقیق و در پنج فصل ارائه شده است ، ثمره مطالعاتی است که در زمینـه روشـهای مختلـف کنترل ترافیک شهری ، به ویژه کنتـرل فـازی کـه بـه نـوعی کنترلـی هوشـمند را در سـطوح مختلـف کنتـرل ترافیک از جمله در تقاطع های درون شهری، بزرگراهها، حرکت عابران پیاده و. اعمال مـی کنـد، صـورت پذیرفته است. با گسترش سریع کلان شهرها، افزایش جمعیت، بهای سوخت، استفاده بهینـه از ظرفیـت جـاده های موجود، مساله محیط زیست و. ، اهمیت مدیریتی موثر وکارآمد در ترافیک آشکار می شود. تحقیقات صورت گرفته در این زمینه نشان داده اند که کاربرد تکنیکهای هوشمند به علت قابلیتهـای متنوعـشان، ابـزاری مناسب در جهت تحقق سیستم های مدیریت ترافیک با ویژگی ارزشمند خود- سازماندهی مـی باشـند. در ایـن سمینار پس از معرفی کلی سیستم های ترافیـک وآشـنایی بـا مفـاهیم اصـلی در ایـن زمینـه، معرفـی مختـصری درمورد سیستم های فازی و چگونگی کاربرد آن در زمینه های مختلف مباحث ترافیـک صـورت گرفتـه و در نهایت به بررسی 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 است، پرداخته می شود.
کلمات کلیدی: الگوریتم ژنتیک،کنترل ترافیک، کنترل فازی.
مقدمه:
با پیشرفت سریع جوامع شهری، تغییر وتحولات سریعی در زندگی شهرنشینی ایجاد شده است و هرساله بر تعداد وسایط نقلیه به ویژه در کلان شهرها، افزوده می شود. این افزایش که به عوامل متعددی از جمله 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 راه ها وجاده های جدید می شود، معضل ترافیک همچنان رو به افزایش بوده و حتی در برخی از ساعات شبانه روز به حد اشباع و غیر مطلوبی می رسد.
تاکنون روش های کنترل ترافیک بیشتر مبتنی بر روش های کنترل کلاسیک بوده است. در این روشها با بهره گرفتن از روش های آماری و منحنی های به دست آمده تجربی و نهایتا با تخمین برخی از متغیرهای موثر بر ترافیک سعی بر آن است که پارامترهای مورد نظر درآن سطح خاص کنترلی، به گونه ای مطلوب تنظیم شود. واضح است 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 است.
با گسترش کاربرد روش های هوشمند شامل هوش مصنوعی، منطق فازی و شبکه های عصبی و با توجه به قابلیتهای متنوع آنها انتظار می رود که روش های 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 سعی برآن است که ضمن آشنایی با مفاهیم کلی موجود در مبحث کنترل ترافیک، روش های 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 است، ارائه و نتایج حاصل از اجرای آن بررسی و با روش های سنتی مقایسه شود.
در فصل اول کلیاتی راجع به روش های مختلف کنترل ترافیک و تحقیقات صورت گرفته در این زمینه ارئه شده است. در فصل دوم به معرفی اصول نظریه جریان کنترل ترافیک و روابط حاکم برارامترهای حاکم بر آن پرداخته شده است. فصل سوم به معرفی مختصری از اصول کنترل فازی و نحوه 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 بررسی قرار گرفته است. در فصل پنجم نیز نتیجه گیری و چند پیشنهاد ارائه شده است.
فصل اول
کلیـات
فصل اول : کلیات
(۱-۱ هدف
با گسترش سریع کلان شهرها، افزایش جمعیت، بهای سوخت، استفاده بهینه از ظرفیـت جـاده هـای موجود، مساله محیط زیست و. اهمیت مدیریتی موثر وکارآمد در کنترل ترافیک آشکار مـی شـود. در جهـت مقابله با مساله کنترل ترافیک شهری و بررسی موضوع کنترل ترافیک حدودا از سـال ۱۹۵۰، 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 میزان 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 طور 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 عوام
ل 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 اشاره کرد. به طور خاص، راه، وسیله نقلیه وانسان ، سه عامل موثر در سیستم های حمل ونقل شهری به شمار می روند که تحولات هریک موجب تـاثیر شدید بر سیستم ترافیک داشته و کنترل هریک تاثیر فراوانی در حل این مشکل خواهد داشت.
تا کنون روش های کنترل ترافیک بیشتر مبتنی بر روش های کنترل کلاسیک ترافیک بوده اسـت. در ایـن روشها با بهره گرفتن از روش های آماری و منحنی های به دست آمده تجربی و نهایتا با تخمین برخی از متغیرهـای موثر بر ترافیک سعی بر آن است که پارامترهای مورد نظر درآن سطح خاص کنترلـی، بـه گونـه ای مطلـوب تنظیم شود.
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 است. 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، سیستم های کلاسیک موجود از الگوریتمهای مختلف برنامه ریزی ریاضـی (از جملـه الگـوریتم هـای برنامه ریزی خطی صحیح و الگوریتم های برنامه ریزی دینامیکی) استفاده می کنند که خود معمولا مشکلات عدیده ای از جمله حجم بالای محاسباتی و مشکل پیاده سازی را به دنبال دارند.
همچنین از جمله مشکلات و نواقص مطرح شده در روش های کلاسیک کنتـرل میتـوان بـه مـوارد زیـر اشاره کرد:
-۱ برخورداری از سطح پایین هوشمندی در مواجه با شرایط و وضعیتهای پیچیده ترافیکی ، پیشگویی ،تخمین و بالاخره تصمیمگیری بهتر.
-۲ 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)
-۳ عدم وجود ویژگی خود سازمانده۱ در طراحی استراتژیهای ترافیک با پیشرفت تکنولوژی و وارد شدن کنترل هوشمند در زندگی بشر و به طور 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 سال۱۹۷۴ 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 سعی بر طراحی سیستم هایی است که توانایی تغییر فرم قوانین کنترلی، به منظور پاسخ دهی بـه تغییرات شرایط ترافیکی وسیاستهای حمل ونقل را داشته باشد.
با توجه به قابلیتهای متنوع روش های 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 روش های هوشمند، به عنوان یک راه حل جدید مطلوب خواهد بود. بـا توجـه بـه قابلیتهـای متنـوع روشـهای هوشمند انتظار میرود که روش های 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 سعی برآن است که روش های 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 است، ارائه گردد و نتایج حاصل از اجرای آن بررسی وبا روش های سنتی مقایسه شود.
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
تعداد صفحه : ۸۹
قیمت : ۱۴۷۰۰ تومان

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

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

پشتیبانی سایت :               [email protected]

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.

***  *** ***