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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。


参数

Parameter

稻谷含水率Rice moisture content
系数CoefficientFF valuePP value
模型Model34.480 05.930 00.002 2
A:热风温度Hot air temperature6.070 09.400 00.009 0
B:粮层温度Grain layer temperature4.370 06.760 00.022 0
C:环境相对湿度Ambient relative humidity14.320 022.170 00.000 4
AB0.031 30.048 40.829 3
AC0.911 21.410 00.256 2
BC1.360 02.110 00.170 3
A²0.070 80.109 50.745 9
B²7.260 011.230 00.005 2
C²0.088 60.137 20.717 0
残差平方和Sum of squared residuals0.916 3
纯误差平方和Sum of squares of pure errors0.476 9
决定系数R20.804 2
校正决定系数RAdj20.668 6
预测决定系数RPre20.072 0
变异系数Coefficient of variation4.530 0
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表5 稻谷含水率回归模型系数显著性检验及方差分析
正文中引用本图/表的段落
由表5可知,模型的显著性检验为极显著( P=0.002 2);失拟项不显著( P=0.196 3),表明回归方程拟合效果较优[24]。删除不显著项,稻谷含水率的因素编码回归模型如下。
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