Fuzzy logika pro řízení světelné signalizace křižovatky

Prezentace na téma: "Fuzzy logika pro řízení světelné signalizace křižovatky"— Transkript prezentace:

1 Fuzzy logika pro řízení světelné signalizace křižovatky
Lenka ZAJÍČKOVÁ

2 Světelné 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

3 Signální 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

4 Fuzzy 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

5 Popis 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

6 Historie fuzzy logiky první teorie využít fuzzy logiku pro popis vágních a nepřesných hodnot dějů 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 k řízení křižovatky se SSZ

7 Řídicí systém SSZ s fuzzy logikou
malá žádná střední velká 1 počet vozidel 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

8 Proces 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.

9 Fuzzy 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

10 Fuzzy 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

11 Fuzzy 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

12 Vývoj řídicích systémů SSZ s fuzzy logikou
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 fuzzy logika + neuronové sítě zohledněni chodci - sw. HUTSIM 1998 – hierarch. systém řízení obsahující fuzzy logiku + genetický algortimus

13 Vývoj řídicích systémů SSZ s fuzzy logikou
nový řídící algoritmus FUSICO (Fuzzy Signal Control) - vícefázové fuzzy řízení báze pravidel rozšířena o preferenci veřejné dopravy po roce rozvíjí se stávající studie, cílem je kombinovat fuzzy logiku pro řízení s evolučními algoritmy zajišťujícími optimalizaci a pro predikční modelování využívat neuronové sítě

14 Software 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

15 PTV 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

16 Fuzzy logika pro řízení světelné signalizace křižovatky
DĚKUJI ZA POZORNOST