Системный анализ и синтез интеллектуальных алгоритмов управления АСУДД | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 29 июня, печатный экземпляр отправим 3 июля.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №13 (251) март 2019 г.

Дата публикации: 26.03.2019

Статья просмотрена: 17 раз

Библиографическое описание:

Дробина Е. А., Федорова О. А. Системный анализ и синтез интеллектуальных алгоритмов управления АСУДД // Молодой ученый. — 2019. — №13. — С. 71-73. — URL https://moluch.ru/archive/251/57553/ (дата обращения: 21.06.2019).



Одной из наиболее острых проблем современных городов является увеличение трафика на дорогах. Из-за растущей интенсивности потока автомобилей на дорогах значительно снижается мобильность населения.

В случае, когда невозможно расширить дорожное полотно и увеличить количество полос для движения транспорта возникает потребность в оптимизации светофорного регулирования.

Объектом управления в системе дорожного движения является транспортный поток, состояние которого зависимо от большого количества факторов. Их учёт необходим, для рационального управления транспортными потоками, в программах координации движения.

Характерной особенностью городских транспортных потоков является их нестационарность. Наблюдаются колебания их характеристик в течение суток, недели, в зависимости от времени года. Это дополнительно усложняет его управление. Транспортная сеть влияет на характеристики транспортных потоков, внося дополнительный элемент нестационарности. Кроме того, на транспортные потоки могут влиять разнообразные случайные события: дорожно-транспортные происшествия, выход пешеходов на проезжую часть и так далее.

Системный анализ АСУДД. Общее представление

Автоматизированная система управления дорожным движением (АСУДД) — это комплекс технических, программных и организационных мер, обеспечивающих сбор и обработку информации о параметрах транспортных потоков, позволяющих оптимизировать управление дорожным движением.

Построим дерево целей и определим основные задачи АСУДД.

Рис. 1. Дерево целей АСУДД

АСУДД осуществляет:

− управление светофорной сигнализацией в соответствии с заданной технологией управления;

− постоянный контроль за параметрами транспортных потоков на УДС города;

− сбор и обработку, хранение и визуализацию информации телеизмерений;

− адаптивное управление дорожным движением по измеренным параметрам транспортных потоков [1].

Синтез интеллектуальных алгоритмов управления

Определим цели и критерии достижения целей.

Для оперативного управления необходимо сократить время принятия решений и исключить ошибки, которые могут быть допущены диспетчерами. Для этого необходимо синтезировать в систему интеллектуальный алгоритм управления.

В общем случае программно-аппаратные пакеты должны обеспечить:

− Измерение параметров транспортных потоков;

− Своевременный перерасчет базовых режимов работы светофорных объектов;

− Автоматическое управление светофорными объектами в динамически изменяемых пределах (адаптивное или актуальное) [3].

Целью будет являться установление оптимальной длительности такта горения светофора на перекрестке исходя из интенсивности движения на полосах для минимизации времени простоя автомобилей на перекрестке.

Ограничением является постоянная светофорная фаза (совокупность основного и промежуточного светофорного такта) 90 секунд и сумма переходных желтых фаз составляет 8 секунд.

Для оптимизации автоматизированного управления на перекрестке синтезируем интеллектуальный алгоритм управления — генетический алгоритм.

По классическим формулам рассчитываем время длительности цикла под определенное значение интенсивностей, далее оптимизируем решение, применяя генетический алгоритм.

Формирование родительских пар:

Каждому моменту времени соответствует свое значение интенсивности потока, каждому значению интенсивности потока в соответствие ставится комбинация длительности фазовых циклов, заключенная в установленные пределы, рассчитанные исходя классических формул.

Такая процедура вбрасывания точечных интенсивностей потока движения и подсчета значений штрафной функции проводится раз, затем результаты усредняются. Это и дает значение длительности фазового цикла, оптимального на текущий момент времени.

Отбор в родительские пары происходит 1000 случайно в соответствии с вычисляемой вероятностью.

Наше уравнение:

tз= t0-q+(https://studfiles.net/html/2706/20/html_ObGXCC40xT.TEaM/img-rFlZtK.png)q.

Мы берем 10 случайных значений t и образуем первое поколение. Для того чтобы вычислить коэффициенты выживаемости, подставим каждое решение в выражение. Наименьшее значение M укажет на нужное значение.

Для создания системы вычислим вероятность выбора каждой (хромосомы). Но решение заключается в том, чтобы взять сумму обратных значений коэффициентов, и исходя из этого вычислять проценты.

Далее будем выбирать пять пар родителей, у которых будет ровно по одному ребенку. Давать волю случаю мы будем давать ровно пять раз, каждый раз шанс стать родителем будет одинаковым и будет равен шансу на выживание.

Вычисляем коэффициенты выживаемости потомков.

Мутация: Заменим один или более значений на случайное число, которое будет лежать в интервале.

Алгоритм будет работать до тех, пор, пока коэффициент выживаемости не будет равен нулю. Т. е. будет решением уравнения.

Заключение

В статье был проведен системный анализ АСУДД, определены главные проблемы, которые должна решать АСУДД.

Таким образом, определено, что внедрение генетического алгоритма управления позволяет оптимизировать расчет длительность фазового цикла и тактов на перекрестке исходя из интенсивности транспортного потока в определенный момент времени, что позволит избежать образования заторов на перекрестках и увеличить мобильность населения с минимальными затратами (избегая расширения дорог) на долгосрочную перспективу.

Литература:

  1. Технические средства АСУД [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://studwood.ru/2361598/informatika/tehnicheskie_sredstva_asud. Дата доступа: 15.01.19.
  2. Автоматизированная система управления дорожным движением АСУДД-КС [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://docplayer.ru/36505681-Avtomatizirovannaya-sistema-upravleniya-dorozhnym-dvizheniem-asudd-ks.html. Дата доступа: 15.01.19.
  3. Брродский Г. С. Современные методы транспортной инженерии, программные и аппаратные средства для автоматизированного управления дорожным движением [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.arterylite.ru/wp-content/uploads/2012/04/Sovremennyie-metodyi-transportnoy-inzhenerii-LEKTSIYA.pdf. Дата доступа: 15.01.19.
  4. Расчеты регулирования движения на заданном перекрестке [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://studopedia.ru/11_201973_rascheti-regulirovaniya-dvizheniya-na-zadannom-perekrestke.html. Дата доступа: 15.01.19.
Основные термины (генерируются автоматически): дорожное движение, интеллектуальный алгоритм управления, поток, генетический алгоритм, системный анализ, транспортный поток, дерево целей, фазовый цикл, значение интенсивности потока, коэффициент выживаемости.


Похожие статьи

Новая система эффективного управления транспортным потоком

Введение. В настоящее время в крупных городах имеют место проблемы организации дорожного движения, особенно в их центральных частях. Это связано с повышением уровня автомобилизации, а также наличием парковок на проезжей части.

Разработка автоматизированной системы обнаружения...

Все это привело к увеличению плотности транспортного потока. Однако пропускная способность дорог остается прежней, что

Для этих целей во многих странах разработаны автоматизированные системы управления дорожным движением (АСУДД) [3, с. 505-506].

Программный комплекс моделирования транспортных...

Повышение эффективности управления транспортными и пешеходными потоками на регулируемых

Движение транспортных средств осуществляется в соответствии с моделью движения.

Генетический алгоритм оперирует конечным множеством решений (популяцией)...

Разработка алгоритма метода получения параметров...

Рис.3. Алгоритм получения параметров транспортного потока. [3]. Автоматизированный метод чтения номеров может быть применен не только для целей исследования транспортного потока, но и может иметь практическое применение на существующих УДС для регулирования...

Потенциальные возможности расширения круга задач, решаемых...

- управление движением (как транспортным средством, так и потоком).

В зависимости от конкретных целей мониторинга, этот список изменяется и дополняется.

18. Кокурин И.М., Тимченко В.С. Алгоритм оценки наличной пропускной способности железнодорожных участков...

Обзор алгоритмов управления асинхронными электроприводами

В случае управления потоком заданное значение тока намагничивания ротора, полученное на выходе трансформатора, сравнивается с измеренным значением, являющимся

Угол позиции вектора потока ротора, необходимого для трансформации координат (ejρr), получается из...

Роевой интеллект и его наиболее распространённые методы...

Задачей анализа всевозможных методов роевого интеллекта является сравнение трёх его наиболее

Понятие роевого интеллекта все теснее переплетается с алгоритмами обработки и

При движении каждый муравей помечает свой путь феромоном, что в дальнейшем...

Регулярные алгоритмы синтеза приспосабливающихся...

Регулярные алгоритмы синтеза приспосабливающихся регуляторов в задачах управления

Это резко увеличивает ошибку оценивания по сравнению с расчетными значениями матрицы .

В заключение отметим, что приведенный алгоритм калмановской фильтрации может...

Ключевые факторы системы управления транспортными...

В статье рассмотрены факторы системы управления транспортными потоками. Обосновывается необходимость использования прогноза при определении характеристик транспортного потока и расчета воздействий с упреждением и минимальными затратами...

Похожие статьи

Новая система эффективного управления транспортным потоком

Введение. В настоящее время в крупных городах имеют место проблемы организации дорожного движения, особенно в их центральных частях. Это связано с повышением уровня автомобилизации, а также наличием парковок на проезжей части.

Разработка автоматизированной системы обнаружения...

Все это привело к увеличению плотности транспортного потока. Однако пропускная способность дорог остается прежней, что

Для этих целей во многих странах разработаны автоматизированные системы управления дорожным движением (АСУДД) [3, с. 505-506].

Программный комплекс моделирования транспортных...

Повышение эффективности управления транспортными и пешеходными потоками на регулируемых

Движение транспортных средств осуществляется в соответствии с моделью движения.

Генетический алгоритм оперирует конечным множеством решений (популяцией)...

Разработка алгоритма метода получения параметров...

Рис.3. Алгоритм получения параметров транспортного потока. [3]. Автоматизированный метод чтения номеров может быть применен не только для целей исследования транспортного потока, но и может иметь практическое применение на существующих УДС для регулирования...

Потенциальные возможности расширения круга задач, решаемых...

- управление движением (как транспортным средством, так и потоком).

В зависимости от конкретных целей мониторинга, этот список изменяется и дополняется.

18. Кокурин И.М., Тимченко В.С. Алгоритм оценки наличной пропускной способности железнодорожных участков...

Обзор алгоритмов управления асинхронными электроприводами

В случае управления потоком заданное значение тока намагничивания ротора, полученное на выходе трансформатора, сравнивается с измеренным значением, являющимся

Угол позиции вектора потока ротора, необходимого для трансформации координат (ejρr), получается из...

Роевой интеллект и его наиболее распространённые методы...

Задачей анализа всевозможных методов роевого интеллекта является сравнение трёх его наиболее

Понятие роевого интеллекта все теснее переплетается с алгоритмами обработки и

При движении каждый муравей помечает свой путь феромоном, что в дальнейшем...

Регулярные алгоритмы синтеза приспосабливающихся...

Регулярные алгоритмы синтеза приспосабливающихся регуляторов в задачах управления

Это резко увеличивает ошибку оценивания по сравнению с расчетными значениями матрицы .

В заключение отметим, что приведенный алгоритм калмановской фильтрации может...

Ключевые факторы системы управления транспортными...

В статье рассмотрены факторы системы управления транспортными потоками. Обосновывается необходимость использования прогноза при определении характеристик транспортного потока и расчета воздействий с упреждением и минимальными затратами...

Задать вопрос