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基于RSM-GA的稻谷含水率预测模型设计与试验
潘衡, 万霖, 车刚, 王思佳, 郑宇, 张强
中国农业科技导报    2025, 27 (10): 95-104.   DOI:10.13304/j.nykjdb.2024.0318
摘要   (12 HTML0 PDF(pc) (2879KB)(3)  

为解决稻谷在干燥过程中含水率预测不准确、滞后性较大以及决定系数不高等问题,采用响应面(response surface methodology,RSM)法分析干燥过程中影响稻谷含水率的主要因素,利用遗传算法(genetic algorithm,GA)对传统BP(back propagation)神经网络模型进行优化,欲建立一种基于RSM-GA的稻谷含水率预测模型。结果表明,热风温度、粮层温度、环境相对湿度在干燥过程中对稻谷含水率影响显著。以热风温度、粮层温度、环境相对湿度为预测模型的输入层,稻谷含水率为输出层,通过经验公式确定预测模型的最优中间隐含层数为10,由此建立预测模型的神经元结构为3-10-1。在进行模型训练时,最优性能表现在第15次,最小均方根误差为0.621 84×10-3,得到最优的Matlab仿真试验设置参数,当迭代至200代时,适应度值在0.019 5时趋于稳定。经过遗传算法优化后的预测模型决定系数为0.980,较传统模型提高5%;均方根误差为0.009,降低17%。综上,优化后的神经网络模型性能提高,为后续控制策略研究提供参考。



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图1 混流式稻谷干燥试验装置
注: 1—温湿度传感器;2—混流式稻谷干燥机;3—进风管道;4—排粮电机;5—卸粮装置;6—控制系统柜;7—混配管道;8—混配装置;9—热风管道;10—电加热控制柜;11—电加热装置。
正文中引用本图/表的段落
本研究使用的干燥试验装置为自主研制,主要由混配热风部分、双向通风式混流干燥机、排粮水分检测装置等关键部分组成。其中,混配热风部分的原理是利用文丘里效应产生负压后自然吸气,进而实现气流的混配,通过管道向干燥机输送热风;双向通风式混流干燥机的每个干燥层的两边都有1组废气角状管,并且交叉排列,利用提升机完成循环干燥,可使干燥作业更加均匀;排粮水分检测装置使用水分检测传感器对水分进行实时监测,当稻谷达到安全含水率之下时完成干燥。整体混流式稻谷干燥试验装置如图1所示。
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