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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   (13 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。


隐含层节点数

Number of hidden layers

均方根误差

RMSE

决定系数

R2

30.7810.83
40.6400.87
50.5850.88
60.6620.82
70.5330.84
80.3280.86
90.1910.90
100.0260.93
110.2570.91
120.7190.81
130.7940.79
140.8670.77
150.6180.85
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表3 不同隐含层节点数对应的均方根误差与决定系数
正文中引用本图/表的段落
在所选数据集以及训练次数相同的条件下,通过经验公式计算不同隐含层节点所对应的均方根误差(root mean square error,RMSE)及决定系数( R2),如表3所示。经对比,当隐含层节点数为10时,RMSE和 R2分别为0.026、0.930,此为最优,故BP神经网络的中间隐含层节点数选定为10。
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