Bulanık tabanlı ve programlanabilir mantık kontrolörleri ile trafik sinyazlizasyon sistemi

Abstract

IV ÖZET Mikrobilgisayarların denetim sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaya başlanması ile birlikte, kesin matematiksel tanımlamalar yerine bilgiye dayalı denetim algoritmaları ortaya çıkmıştır. Bunların belli başlıları bulanık mantık, yapay sinir ağları ve genetik algoritmalar olup son yıllarda teorik ve pratik pek çok çalışmaya konu oluşturmaktadırlar. Bu algoritmalar özellikle matematiksel modellenmesi çok güç olan doğrusal olmayan sistemlere uygulanmaktadır Bulanık mantık işlemleri, bir problemin analizi ve tanımlanması, değişken kümelerin ve mantık ilişkilerinin geliştirilmeden bulunan bilgilerin bulanık kümelere dönüştürülmesi ve modelin yorumlanması işlemlerin oluşmaktadır. Bulanık mantık algoritması her türlü problem için uygun olmayabilir. Başka bir modelin uygun olduğu durumda bulanık mantık kullanmak istenen sonucu vermeyebilir. Bir veya birden fazla denetim değişkenin sürekli olan, işlemin matematiksel bir modeli bulunmadığı veya bulunsa da bunu şifrelemenin zor olduğu ya da gerçek zaman işlemleri için yeterince hesaplamanın çok karmaşık olduğu durumlarda bulanık mantık uygulanabilir. Kavşaklarda trafik denetimi yaygın olarak girişlerdeki yoğunluğa göre belirlenmiş periyotlarla ışıkların kontrolünü sağlayan mantık devresiyle yapılır. Ancak günün farklı saatlerinde girişlerdeki yoğunluk değiştiğinden, kavşağa yaklaşan araçlar sensörler yardımıyla sayılarak uygun geçiş sürelerinin sağlanması yoluna gidilmiştir. Bu çalışmada, kavşak kontrolünde bulanık mantık yöntemlerinin kullanabilirliği ve getirdiği avantajlar gösterilmiştir. Bu amaçla, kırmızı ve yeşil ışıklardaki trafik yoğunluğunu belirten üyelik fonksiyonları tanımlanmıştır. Kırmızı ve yeşil ışık ile çıkış üyelik fonksiyonlarının aynı olması teoride ve kural tablosu oluşturmada kolaylık sağlaması bakımından uygun görülmüştür. Her giriş için üyelik fonksiyonlarına eşittir, ek olarak uygulama esnasında gerekli görülen kurallar seçilmiş ve uygulanmıştır. Trafik denetim uygulamasında klasik, matematiksel algoritmalar yerine Bulanık Mantık kullanılmasında ki amaç; bulanık mantığın trafik ortamının denetimi için alternatif bir metot olarak kullanılabileceğinin kanıtıdır. Bulanık denetim ile kavşağa giren araçların algılanıp buna göre sinyal değiştirmek suretiyle değişken trafik yoğunluklarının olduğu kavşaklarda daha iyi sonuçlar alınmasını sağlamaktadır. Dört kavşak girişinde yapılan ölçümler sonucunda, trafik akışını zedelemeden ışık yanma sürelerinin azaltılabileceği görülmüştür, çıkış üyelik fonksiyonlarının sınırlarının çok esnek alınmasına rağmen %30-35 arasında kırmızı ve yeşil yanma süresinde tasarruf sağlanmıştır. Bu sonuçlar esnek olarak kullanılsa da, bulanık mantık kurallarını, klasik metotlara göre daha avantajlı olduğu kanıtlanmıştır. Bulanık mantık uygulanarak beklemelerin daha azaltılacağı ve bundan kaynaklanan yakıt giderlerinin düşürüleceği, ülke ekonomisine katkıda bulunacağı kanıtlanmıştır.

SUMMARY When the microcomputers started to be used in control systems, in place of using exact mathematical definitions, control algorithms which depends on information, are created. Most important ones of these algorithms are fuzzy logic, artificial neural networks, and genetic algorithms, and in recent years, they are the subjects of a lot of theoretical and practical studies. These algorithms are specially applied to the nonlinear systems whose mathematical modelling are quite difficult. Fuzzy logic operations include the definition and analysis of a problem, the transformation of knowledge which comes from the development of variable sets and logic relations into fuzzy sets and comments about the model. Fuzzy logic algorithms may not be suitable for every type problems. When a different model is useful for the problem, the use of fuzzy logic may not give the wanted result. If one or more control parameters are variable or if there is not a mathematical model for the operation or if it is found, if the ciphering of the real time model is difficult or in the case of required calculation is too complicated, fuzzy logic may be applied to the problem. In this study, three membership functions are defined for the density of traffic at red and green lights. These functions are low, medium and high. Because it gives simplicity, in the creation of rule table and for the theory, red light, green light and output membership functions are chosen as equal Number of rules is equal to the subtraction of input combinations number from the number of membership functions. However, in the case of application, required rules were chosen and applied. The reason for the use of fuzzy logic in place of classical mathematical algorithms for traffic control is to prove that the fuzzy logic can be a alternative method for the control of traffic medium. The use of fuzzy control enables the sense of the number of vehicles coming to the cross and using this information, signals are changed; so, for crosses in which variable traffic density occurs, the use of this technique gives better results. In cross traffic control, it was thought that predefined variation time and sensors which can change the on time of the lights can be used, but because the density of traffic on the cross is changing for various hours of the day, it was seen that, this not practical. For this cross, the use of fuzzy logic when the traffic density is high and the use of constant period light times for the other times was seen quite reasonable. Also, it was shown that fuzzy logic rules can be generated in a road which connects two crosses. Taking measurements at the inputs of for different crosses, it is seen that lights on periods can be reduced without affecting the flouth of traffic. Altough the boundories of the output membership functions are chosen quite flexible, on periods of red and green lights were reduced by 30-35%. Despite these results are used quite flexible, it is proved that fuzzy logic rules are more advantageous than the classical methods. With the application of the fuzzy logic, it is proved that, waitting states and energy consumptions can be reduced and, so, this results in a addition for the economy of the country.