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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5 环境相对湿度、粮层温度、热风温度对稻谷含水率的交互影响
正文中引用本图/表的段落
利用响应面法分析热风温度、环境相对湿度和粮层温度之间的交互作用对稻谷含水率的影响,结果(图5)表明,在不考虑其他外界干扰的条件下,环境相对湿度与热风温度的交互作用影响稻谷含水率变化,随着环境相对湿度和热风温度的升高稻谷含水率呈降低趋势,可见环境相对湿度与热风温度在稻谷干燥过程中对稻谷含水率影响显著,故将其作为BP神经网络模型的输入层;粮层温度与热风温度的交互作用对稻谷含水率产生影响,稻谷含水率随着粮层温度和热风温度的升高而降低,可见粮层温度与热风温度对稻谷含水率影响显著,故将其作为BP神经网络模型的输入层;环境相对湿度与粮层温度的交互作用对稻谷含水率影响显著,故也将其作为BP神经网络模型的输入层。
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