پایان نامه با کلید واژگان زمان چرخه، زمان بندی، سیستم فازی

دانلود پایان نامه ارشد

میاید:

(32-2)
L
Cm

1 −Y

از جمله روشهای زمانبندی متـداول میتـوان بـه روش Webster، روش akcelik و دسـتور العمـل hcm85 اشاره نمود که تقریبا همگی از تکنیکهای مشابهی از رابطه((30-1 استفاده میکنند[5]

(11-2 چراغهای پیش زمانبندی شده

چراغهای پیش زمانبندی شده، چراغ هایی هستند که زمانبندی از پیش تعریف شده و معلومی را در زمان معین و بدون توجه به شرایط واقعی ترافیک تقاطع به اجـرا میگذارنـد. اسـتفاده از ایـن روش در شرایطی مجاز میباشد که نوسانات حجم ترافیک در دورههای مختلف طرح زیاد نباشد و بتوان بـا حـداقل تعداد طرحهای زمان بندی، حداکثر کارایی را برای برای جریان ترافیک تامین و از بـروز تـاخیر نامناسـب درتقاطع جلوگیری نمود. زمانبندی این چراغها ممکن است ثابت و یا متغیر باشد.

چراغهای پیش زمانبندی شده ثابت، نمیتوانند با توجـه بـه تغییـرات اساسـی حجـم ترافیـک در ساعات مختلف شبانه روز، جوابگوی نیازهای ترافیک بوده وکنترل مناسبی بر روی تقاطع اعمال نمایند.

با پیشرفت دانش الکترونیک، روشهای کنترل پیش زمان شده متغیر جایگزین روشهای کنترل بـا زمانبندی ثابت شده است. در روشهای متغیر، امکان تعریف زمان بندیهای متفاوت برای ساعات مختلف روز، روزهای مختلف هفته و هفتههای مختلف سال وجود دارد و سیستم دارای حافظهای اسـت کـه ایـن زمانبندیها را در خود ذخیره مینماید. همچنین میتوان طرحهای فازبنـدی مختلفـی بـرای ایـن کنتـرل کننده تعریف نمود.

(1-11-2 روش وبستر((Webster

وبستر در سال 1985 رابطهای را برای محاسبه طول چرخه بهینه چراغ (C0) به صـورت زیـر ارائـه

داد:

(33-2)
1.5L 5
C0

1 −Y

تحقیقات نشان داده است که در شرایطی که حجم ترافیک کم باشد، زمان چرخـه بهینـهای کـه از رابطه فوق به دست میآید معمولا خیلی کوتاه است. از نقطه نظر عملی و به منظور تامین ایمنی، در ایـن

30

روش مقادیر 25 و 120 ثانیه به عنوان حدهای پایین و بالای زمان چرخه توصیه شده است. با این وجـود در شرایط خاص، همچون تقاطع های چند فازه و یا در مسیرهای منتهی بـه مراکـز تفریحـی در روزهـای تعطیل، این حدود قابل تغیر هستند.

آماربرداریهای گسترده و تجزیه و تحلیل آنها نشان دادهاند در صورتی کـه زمـان چرخـه در حـدود

0,75 تا 1,5 برابر زمان چرخه بهینه باشد، افزایش زمان تاخیر بیش از 10 تا 20 درصد تاخیر مربـوط بـه زمان چرخه بهینه نخواهد بود.

اگر لازم باشد در یک تقاطع، چراغ راهنمایی با زمانبندی ثابت نصب گردد، میتوان از روش تقریبی و ساده زیر برای تعیین زمان چرخه آن استفاده نمود:
-1 با استفاده از رابطه (33-1) زمان چرخه بهینه چراغ برای کلیه ساعات روز که در آنها ترافیک متوسـط یا سنگین وجود دارد (مثلا بین ساعات 7 صبح تا 7 بعد از ظهر) محاسبه شده و میانگین آنهـا بـه دسـت میآید.

¾ -2 زمان چرخه بهینه ساعت اوج محاسبه میشود.

-3 بیشترین مقدار به دست آمده از بندهای (1) و (2) فوق به عنوان زمان چرخه چراغ انتخاب میشود.

پس از تعیین زمان چرخه چراغ، زمان سبز موثر چراغ در هریـک از فازهـا از رابطـه زیـر محاسـبه خواهد شد:

gi yYi (C0 − L) (34-2)

که در آن، gi زمان سبز موثر چراغ در فاز i ام (ثانیه)، yi نسبت جریـان بحرانـی در فـاز i ام، Yمجمـوع جریانهای بحرانی و L مجموع زمانهای هدر رفته در طول چرخه (ثانیه) میباشد.

به کارگیری رابطه Webster به نوعی یک کنترل پیش زمانبندی شده با زمان چرخه ثابت را ارائـه میدهد که در آن هیچگونه تاثیر شرایط خاص و میزان درخواسـت بـار ترافیکـی در انتخـاب مـدت طـول سیکل چراغ تاثیری ندارد.

در این تحقیق پس از ارائه الگوریتم کنترلی هوشمند، نتایج شبیهسازی بـا روشWebster مقایـسه شده اند.

31

فصل سوم

کنترل کننده های

فازی – عصبی

32

فصل سوم: کنترل کنندههای فازی – عصبی

(1-3 مقدمه

شبکههای عصبی1 به عنوان طبقهبندی کننده در کاربردهای زیادی از تـشخیص الگـو بکـار گرفتـه شدهاند و با بسیاری از طبقهبندی کنندههای متداول مقایسه شدهاند. نتایج این مقایسهها نشان داده است که بازدهی شبکههای عصبی در بسیاری از موارد بهتر و در سایر موارد مانند دیگر طبقـهبنـدی کننـدههـا میباشد. این ویژگی، شبکههای عصبی را به عنـوان یـک ابـزار قدرتمنـد و جـذاب در بـسیاری از مـسائل محاسباتی و بهینهسازی مطرح نموده است.

برای آنکه یک شبکه عصبی وظیفه خاصی را انجام دهـد بایـد ارتبـاط بـین نرونهـا و وزنهـای آنهـا بدرستی انتخاب شوند. اتصال دو نرون تعیین میکند که آیا یک نرون2 مستقیماً روی نـورون دیگـر تـأثیر دارد یا نه و وزن ها تعیین کننده قدرت این تأثیر می باشند. بنابراین با توجه به تعریف هینتون یک شـبکه عصبی به صورت زیر تعریف میشود:

” یک شـبکه عـصبی مـصنوعی مجموعـهای از پردازنـدههـای مـرتبط اسـت کـه در آنهـا حافظـه طویلالمدت در چگونگی ارتباطات ذخیره میشود.”

در این بخش به معرفی اصول سیستمهای فازی و شبکههای عصبی RBF و چگونگی رابطه آنها بـه عنوان سیستمهای نرو- فازی پرداخته میشود.

(2-3 سیستمهای فازی

سیستمهای فازی3 امروزه به عنوان یکی از پرکاربردترین کنترل کننـدههـا درزمینـههـای مختلـف صنعتی به شمار میروند. ویژگی خاص سیستمهای فازی که آن را از سایر کنترل کنندهها متمایز میسازد، توانایی درتوصیف ابهامات و نا یقینیهای موجود که در اکثر پدیده هـا بـا اسـتفاده از روابـط ریاضـی قابـل مدلسازی نیست، میباشد. کاربرد سیستمهای فازی در کنترل ترافیک، یک نمونه از کاربرد عملی و موفـق منطق فازی در کنترل این پدیده میباشد که نخستین بار توسط آقایان ممدانی و پـاپیس در سـال 1970

ارائه گردید. به طو کلی ساختار یک کنترل کننده فازی در شکل 1-3 مشاهده میشود.

1−Neural network 2−Neuron 3−Fuzzy system

33

Rule(L) :

(MISO)

شکل (1-3) ساختار سیستم کنترل کننده فازی

(1-2-3 ساختار کنترل کنندههای فازی

-1 پایگاه دانش قـوانین فـازی : پایگـاه دانـش قـوانین فـازی از تعـدادی عبـارت شـرطی بـه فـرم IF →THEN تشکیل شده است که هریک از آنها یکی از حالتهای ورودی را به خروجی نگاشت میکند.

عملکرد یک سیستم فازی بر اساس مجموعهای از این قوانین، شکل میگیـرد. بـه طـور کلـی سـایر اجزاء یک سیستم کنترل فازی برای پیادهسازی قوانین وقواعد تعریف شده در این بخـش بـه کـار گرفتـه

میشوند. در یک سیستم چند ورودی و یک خروجی با توجه به تعـداد ورودیهـا (n) و ترکیـب

تمام حالتهای ممکن برای ورودیها وخروجی میتوان L قانون فازی را به صورت زیر تعریف کرد که قابـل

تعمیم به سیستمهای چند ورودی وچند خروجی نیز میباشد. (MIMO)

(1-3)

is An ) then ( y is Om )
n
is A2 )and…and ( x
and x
if ( x is A1

L
tL

kL
2
jL
1

Aj1 مربوط به
j تا مجموعه فازی بوده که ورودیx1 متعلق به یکی از آنها میتواند باشد.

Ak2 مربوط به
k تا مجموعه فازی که ورودی
x2 متعلق به یکی از آنها میتوانـد باشـدو…..،همچنـین، Om

مربوط به m تا مجموعه فازی که خروجی y
متعلق به یکی از آنها میتواند باشد.

-2 استنتاج : وظیفه این بخش تصمیمگیری نهایی جهت تعیین نحوه عملکرد سیستم با استنتاج از

قوانین تعریف شده در پایگاه دانـش میباشـد. روشـهای بـسیار متنـوعی بـرای اسـتنتاج خروجـی از روی دادههای ورودی و بر مبنای پایگاه دانش، وجود دارد.

-3 روشهای کلی استنتاج:به طور کلی دو روش استنتاج وجود دارد:

-1 در پایگاه دانش L قانون فازی به صورت زیر در نظر گرفته میشود:

Ru L : R L (x1 , x2 ,….xn )is……thenR L ( y)is……. (2-3)

34

-2 به کارگیری قوانین استلزام و برای به دست آوردن رابطه بین بخشهای آگر- آنگاه هر قانون که از یکی از روشهای استلزام استفاده میشود. روش استلزام “ممدانی” به صورت زیر میباشد:

(3-3)

n Ai (xi )
RL (x1, x2 ,…xn )

i i1

n A (x ) → R’ (x)
) )
,…x
R’ (x , x

ii1 i i

n

2
1

, y) ) min(R L (x), R L ( y)) → R L (x, y)
n
,…x

R L (x , x

2

1

پس از به دست آوردن یک رابطه کلی برای هر یک از قـوانین بـا اسـتفاده از اسـتلزام ممـدانی، دو روش برای استنتاج خروجی با توجه به بردار ورودی وجود دارد.

-1استنتاج مبتنی بر ترکیب قواعد: در این روش ابتدا L قانون تبدیل به یک قانون مـیشـود. مـثلا روش ترکیب ممدانی به صورت زیرمیباشد:
L
Q(x, y) min(Rm (x, y)) (4-3)
mm1

وسپس خروجی با رابطه زیر محاسبه میشود:

(5-3)

B’ ( y)

sup [R’ (x),Q(x, y)]

-2استنتاج مبتنی بر قواعد جداگانه: در این روش خروجی برای هر قانون جداگانه تعریف میشود:

(6-3)

B’L ( y) sup [R’ (x), RL (x, y)]

و سپس خروجی کل محاسبه میگردد:

L

(7-3)

B’ ( y) [B’m ( y)]

mm1

در روابط فوق R’ (x) بردار ورودی واقعی میباشد.

-4 فازی سازی: 1 ظیفه سیستم فازی ساز آن است که اطلاعات دریافتی از سنسورها که بـه شـکل یک عدد معمولی میباشد را گرفته و آن را به یک عدد فازی (به فرم یک تابع عضویت) تبدیل میکند. بـه این ترتیب اطلاعات حاصل از پروسه به شکلی قابل اسـتفاده بـرای کنترلـر فـازی درمـی آیـد تـا موتـور استنتاج بتواند تصمیمات لازم را اتخاذ کند. مجموعه فازی حاصل از سیـستم فـازی سـاز بایـد بیـشترین مقدار عضویت را در x داشته باشد تا آن مجموعه فـازی بتوانـد نماینـده مناسـبی از آن نقطـه (اطلاعـات عددی گرفته شده از سنسور) برای موتور استنتاج باشد. فازی ساز نباید به نویز حساس باشـد، بلکـه بایـد بتواند اثر نویز روی ورودی را کم ویا حذف کند. همچنین فازی ساز باید به گونهای طراحی شود که تا حد امکان حجم محاسبات در بخش موتور استنتاج را کاهش دهد.

1−fuzzification

35

-5 دی فازی سازی1 :سیستم غیر فازی ساز که به آن سیستم عددساز هم گفته میـشود، نگاشـتی است که دامنه آن تابع فازی و برد آن R میباشد. این بخش خروجی مکانیزم استنتاج را که به شکل تـابع است گرفته وآن را تبدیل به عددی میکند که قابل استفاده برای مدارات فرمان باشـد. در شـکل 2-3 دی فازیسازی به روش مرکز ثقل2 را مشاهده میشود.

شکل (2-3) دی فازی ساز مرکز ثقل

(2-2-3نگاهی بر ریاضیات فازی

-1 متغیر کلامی(: (linguistic variable متغیری است که بتوانـد واژههـای کلامـی و زبـانی را بـه عنوان مقدار بپذیرد. مثلا در جمله “هوا گرم است”، “هوا” یک متغیر کلامی است کـه وازه “گـرم” را بـه عنوان مقدار خود پذیرفته است.

-2 مجموعه مرجع : (universal set ) مجموعهای دربرگیرنده تمام اشیاء و حالتهـایی کـه در مـورد یک پدیده اتفاق میافتد، مجموعه مرجع میباشد.
-3 مجموعه فازی : (Fuzzy set ) هر صفتی که در مورد اعضای مجموعه مرجع صدق کند، میتوانـد به عنوان یک مجموعه فازی مانند A روی U تعریف شود به طوری که روی تک تک اعضاء اثـر گذاشـته و به آنها یک مقدار عددی رانسبت دهد.

-4 تابع عـضویت : (membership function) درجـه سـازگاری یـا میـزان عـضویت هـر عنـصر از مجموعه مرجع به مجموعه فازی عددی در بازه1]،[ 0 میباشد که توسط تابع عضویت بیان میشود. با ایـن تعریف 0 بودن درجه عضویت به معنای اصلا متعلق نبودن و1

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه با کلید واژگان زمان چرخه، عابرین پیاده، زمان بندی Next Entries پایان نامه با کلید واژگان شبکه عصبی، تئوری فازی