Procedimento para a concepção de controladores semafóricos fuzzy com o uso de algoritmo genético

Abstract

Estudos desenvolvidos com controladores semafóricos fuzzy têm apresentado resultados promissores para o seu uso no controle de tráfego em interseções. Este tipo de controlador realiza um controle do tipo atuado pelo tráfego, fazendo uso do princípio da extensão adaptado. Neste princípio, as extensões do tempo de verde são fornecidas levando-se em conta a situação de todas as aproximações da interseção. No entanto, a concepção desse controlador, isto é, a definição do modo de implementação de seus componentes, é de difícil realização por parte de seu projetista, pois existem inúmeras soluções possíveis que podem ser adotadas no projeto. Além disso, deve-se levar em conta que controladores fuzzy nem sempre produzem superfícies de controle com as características desejáveis para o caso em estudo. Sabendo-se que as diferentes formas de implementação afetam significativamente no resultado do controlador, e que, para o controle de tráfego, a superfície deve ser contínua, suave e coerente, considera-se de grande valia o uso de uma ferramenta que trabalhe bem em espaços de busca muito grandes, de maneira que possa auxiliar o projetista na definição destes controladores. Neste sentido, o presente trabalho propõe um procedimento para a concepção de controladores semafóricos fuzzy que faz uso de algoritmo genético (AG) para a definição do modo de implementação de seus componentes, e que considera a avaliação da qualidade das superfícies de controle geradas, com o objetivo de garantir um bom desempenho do tráfego na interseção controlada. Os controladores resultantes desse procedimento apresentaram resultados satisfatórios tanto para volumes altos quanto para volumes baixos, sendo que seus atrasos médios veiculares e superfícies de controle foram melhores do que aqueles fornecidos pelo controlador utilizado como referência para comparação. Estes resultados comprovaram a hipótese do estudo de que um procedimento que faz uso de AG permite a concepção adequada desses controladores, de modo a permitir que a atuação do controlador reflita as necessidades específicas do tráfego a ser controlado, em termos de variável de desempenho de tráfego, e forneça uma superfície de controle contínua, suave e coerente. Acredita-se que os resultados desse procedimento podem ser melhorados ainda mais com o desenvolvimento de outros estudos que considerem a calibração dos parâmetros do AG e incorporem mais variáveis de desempenho de tráfego no processo de busca do melhor controlador. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

Studies developed with fuzzy signal controllers have presented promising results for its use in traffic control at intersections. This type of controller is traffic-actuated, making use of the principle of green extension. In this principle, the extensions of the green time are provided taking in account the situation of all the approaches of the intersection. However, the conception of this controller, that is, the definition of its components implementation mode, is of difficult execution for its planner, because there are a great number of possible solutions which can be adopted in a project. Moreover, it must be considered that fuzzy controllers not always provide control surfaces with the desirable characteristics for the studied case. Knowing that different forms of implementation affect significantly in the controller's result, and that, in traffic control, the surface must be continuous, smooth and coherent, it is considered of great value the use of a tool that works well in search spaces which are very big, so that it can assist the planner in the definition of these controllers. In this sense, the present work proposes a procedure for the conception of fuzzy signal controllers which uses a genetic algorithm (GA) to define the implementation mode of its components, and that considers the evaluation of the quality of the generated control surfaces, with the objective to guarantee a good performance of the traffic in the controlled intersection. The resultant controllers of this procedure had presented satisfactory results for high and low volumes, and its average delays and control surfaces had been better evaluated than those provided by the controller used as reference for comparisons. These results had proven the hypothesis of the study that a procedure that makes use of GA allows the adequate conception of these controllers, in order to allow that the performance of the controller reflects the specific necessities of the traffic to be controlled, in terms of traffic performance variable, and supply a continuous, smooth and coherent control surface. It is believed that the results of this procedure can still be more improved with the development of other studies that consider the calibration of the parameters of the GA and incorporate more traffic performance variables in the searching process of the best controller.