Fuzzy logika pro řízení světelné

signalizace křižovatky

Lenka ZAJÍČKOVÁLenka ZAJÍČKOVÁ

Světelné signalizační zařízeníSvětelné signalizační zařízení

- do 20. století řídili dopravu policisté- první SSZ v roce 1924 na křižovatce

Postdamer Platz v Berlíně- soustava zařízení určených k řízení

provozu na pozemních komunikacích pomocí světelných signálů

- nejdůležitější součást = řadič, ovlivňuje střídání světelných fází, které řídí signální plán

Signální plánSignální plán

- automaticky řídí střídání signálních fází na světelných kižovatkách

- sestavuje se pro každou křižovatku „na míru“ v souladu s technickými předpisy

- u starších křižovatek - pevné signální plány - vytváření tzv. zelených vln

- u moderních křižovatek - dynamické řízení (na základě pasivní nebo aktivní detekce)

- zavádění fuzzy logiky do systému řízení

Fuzzy logikaFuzzy logika

- podobor matematické logiky, vychází z teorie množin

- klasická logika - pojmy pravda/nepravda (stav 0/1), fuzzy logika - pracuje s mírou pravděpodobnosti (hodnoty 0,1 )⟨ ⟩

- množina řídící se fuzzy logikou = fuzzy množina

- příslušnost k množinám se přiřazuje na základě f-ce příslušnosti - čím vyšší stupeň, tím větší pravděpodobnost, že prvek do množiny patří

Popis fuzzy množinyPopis fuzzy množiny- jádro, α-řez a nosič- jádro vymezuje část množiny se stupněm příslušnosti 1- α-řez vymezuje prvky fuzzy množiny, které mají stupeň

příslušnosti větší nebo roven α- nosič fuzzy množiny definuje prvky, které mají stupeň

příslušnosti větší než 0

Historie fuzzy logikyHistorie fuzzy logiky- první teorie využít fuzzy logiku pro popis

vágních a nepřesných hodnot dějů - 1965 L. A. Zadeh

- poprvé aplikováno 1970 na kontrolní systém turbíny - E. H. Mamdani

- dnes fuzzy logika v regulačních systémech řízení domácích spotřebičů, stavebních pozemních strojů, v automob. průmyslu, pro automat. řízení podzemní dráhy v Japonsku, řízení rychlovýtahů, od 1977 k řízení křižovatky se SSZ

Řídicí systém SSZ s fuzzy logikouŘídicí systém SSZ s fuzzy logikou- původně křižovatku řídil policista

- odhadoval délku kolony vozidel (velmi dlouhá, středně dlouhá, dlouhá atd.)

- fuzzy logika - jazyk s vlastní syntaxí a sémantikou - umožňuje bezprostřední použití kvalitativně formulovaných zkušeností a znalostí o problému

- pro tvorbu řídicího vstupu - nutná odborná znalost a zkušenost s návrhem světelné signalizace pro křižovatku

malážádná střední velká

0 1 2 3 4 5 6

1

počet vozidel

Proces práce s fuzzy logikouProces práce s fuzzy logikou

- fuzzy řídicí systém má 3 fáze:

- nejprve je třeba definovat vstupní charakteristiky z jednotlivých detektorů: - intenzita, - rychlost vozidel, - obsazenost detektorů, - časový odstup vozidel, - délka kolon atd.

Fuzzy řídicí systém - fuzzifikaceFuzzy řídicí systém - fuzzifikace- kódují se vstupní naměřené hodnoty (např. délky

kolon v metrech) do jazykových termínů fuzzy čísel na základě funkce příslušnosti

- podle tvaru funkce příslušnosti jsou čísla začleněna do fuzzy množiny v rozmezí hodnot 0,1⟨ ⟩

- proces je opakován pro všechny proměnné

Fuzzy řídicí systém - báze pravidelFuzzy řídicí systém - báze pravidel- obsahuje všechny informace o fuzzy

množinách všech proměnných v systému- BP má nahradit expertní myšlení - př. IF délka kolony je velmi krátká a počet

přijíždějících vozidel je malý THEN zkrať délku trvání cyklu na středně dlouhou

- na základě BP se provede přibližná dedukce, výsledek = výstupní fuzzy množina

Fuzzy řídicí systém - defuzzifikaceFuzzy řídicí systém - defuzzifikace- výstupním slovním proměnným

je přiřazena jedna ostrá hodnota cílové veličiny

- f-ce příslušnosti výstupní množiny - nejčastěji dána sjednocením oříznutých funkcí příslušnosti vstupních fuzzy množin

- nejpoužívanější - metoda středu plochy COA (COG), která ostrou hodnotu akční veličiny u0 vypočítá jako souřadnici těžiště plochy

Vývoj řídicích systémů SSZ s Vývoj řídicích systémů SSZ s fuzzy logikoufuzzy logikou

- 1977 - teoretický model na izolované křižovatce dvou jednosměrně křižujících se komunikací se SSZ

- 90. léta 20. století - simulační grafický systém, kde bylo možné měnit geometrii křižovatky, intenzitu vozidel a lokaci detektorů - 1. mikroskopická simulace

- 1995 - fuzzy logika + neuronové sítě- 1998 - zohledněni chodci - sw. HUTSIM- 1998 – hierarch. systém řízení obsahující

fuzzy logiku + genetický algortimus

Vývoj řídicích systémů SSZ s Vývoj řídicích systémů SSZ s fuzzy logikoufuzzy logikou

- 1999 - nový řídící algoritmus FUSICO (Fuzzy Signal Control) - vícefázové fuzzy řízení

- 2000 - báze pravidel rozšířena o preferenci veřejné dopravy

- po roce 2000 - rozvíjí se stávající studie, cílem je kombinovat fuzzy logiku pro řízení s evolučními algoritmy zajišťujícími optimalizaci a pro predikční modelování využívat neuronové sítě

Software pro dopravní simulaceSoftware pro dopravní simulace- GETRAM - skládá se z programu

pro mikroskopickou simulaci (AIMSUN) a grafického editoru komunikační sítě (TEDI), distributor: DHV CR

- QUESTOR - multimodální model pro dopravní prognózy, distributor: DHV CR

- OmniTRANS - pro dopravní modelování a plánování, distributor: PBA International Prague

- PTV VISION - celosvětově nejúspěšnější sw pro analýzy, dopravní a strategické plánování, distributor: AF-CITYPLAN

PTV VISIONPTV VISION

- vhodný pro mikroskopické simulace na signalizovaných tazích - dokáže posoudit propustnost a koordinovat křižovatky se SSZ včetně zařazení preference veřejné dopravy

- zabudován přídavný modul VISSIG - schopen převzít z existujícího signálního plánu konkrétní křižovatky signální plán, fázové schéma a mezičasy a zapsat je do aplikace

Fuzzy logika pro řízení světelné signalizace křižovatky

DĚKUJI ZA POZORNOST