基于LSTM-AT的温室空气温度预测模型构建 被引量：7

1

作者 张观山 丁小明 +5 位作者 何芬 尹义蕾 李天华 任吉傲 周俊毅 齐飞 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第18期194-201,共8页

构建精确的温室空气温度预测模型是采用模型预测控制等控制算法实现温室空气温度精准控制的前提条件。长短记忆神经网络(long short-term memory,LSTM)以处理时间序列数据方面的优势而广泛应用于温室空气温度预测,然而其面对长时间序列... 构建精确的温室空气温度预测模型是采用模型预测控制等控制算法实现温室空气温度精准控制的前提条件。长短记忆神经网络(long short-term memory,LSTM)以处理时间序列数据方面的优势而广泛应用于温室空气温度预测,然而其面对长时间序列数据存在由于数据遗忘而导致温室空气温度预测精度降低的问题。为解决以上问题,该研究将LSTM模型与注意力机制(attention mechanism,AT)结合构建LSTM-AT模型,根据LSTM模型隐藏层输出状态重要性程度为隐藏层输出分配权重,以提高温室空气温度长时间预测精度。该研究在不同预测时长(12、24和48 h)和不同天气状况两种情况下将LSTM-AT模型与递归神经网络、门控循环单元、双向长短记忆网络、LSTM模型进行对比。结果表明,LSTM-AT模型空气温度预测值与测量值变化趋势较为一致,模型计算值与空气温度测量值的决定系数最小为0.95,均方根误差最大为1.34℃,平均绝对误差最大为10.51%;LSTM-AT模型、LSTM模型、门控循环单元、递归神经网络、双向长短记忆网络5种模型温室空气温度预测均方根误差平均值分别为0.89、1.42、1.89、2.10、1.51℃,平均绝对百分比误差平均值分别为4.26%、8.96%、13.57%、17.70%、10.67%。由此可知,相较于其他4种模型,该研究提出的LSTM-AT模型具有更高的预测精度,能够精确预测温室空气温度。 展开更多

关键词 温室 空气温度 长短记忆神经网络 注意力机制 预测模型

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基于在线序贯极限学习机的温室温度预测方法及其自适应控制系统设计 被引量：5

2

作者 张立优 马珺 +2 位作者 贾华宇 王曦 张朝霞 《江苏农业科学》 2018年第14期226-230,共5页

针对现有的温室控制方法难以对温室系统做出精准预测和有效控制等问题,提出一种基于在线序贯极限学习机(online sequential extreme learning machine,简称OS-ELM)神经网络的温室温度预测及其自适应控制方法。该方法采用OS-ELM神经网络... 针对现有的温室控制方法难以对温室系统做出精准预测和有效控制等问题,提出一种基于在线序贯极限学习机(online sequential extreme learning machine,简称OS-ELM)神经网络的温室温度预测及其自适应控制方法。该方法采用OS-ELM神经网络构建温室系统的温度预测模型,并用于温室温度预测;将预测模型的输出作为模糊神经网络控制器(fuzzy neural network controller,简称FNNC)的理想输出参考量,结合FNNC的实际输出量,将FNNC输出误差作为遗传算法(genetic algorithm,简称GA)优化FNNC参数的目标函数,构成在线预测的模糊控制策略。在温室温度预测模型采用物理建模、Elman神经网络建模和OS-ELM神经网络建模方法下对温室温度控制进行试验,结果表明,基于OS-ELM的温室温度预测方法及其自适应控制系统具有较好的性能优势,可有效提高温室的预测和控制精度。 展开更多

关键词 在线序贯极限学习机 模糊神经网络控制器 自适应控制 遗传算法 在线温室温度预测模型

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基于时序分析法的温室温度预测模型 被引量：44

3

作者 左志宇 毛罕平 +3 位作者 张晓东 胡静 韩绿化 倪静 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期173-177,182,共6页

针对现有温室环境控制系统无法对下一时段温室温度进行精确预测的问题,提出采用时序分析法建立温度预测模型的方法。以圆拱型连栋薄膜温室2001年6月6日～2002年9月16日间的温度为例,首先对温度序列进行一阶年度差分处理来实现序列的平稳... 针对现有温室环境控制系统无法对下一时段温室温度进行精确预测的问题,提出采用时序分析法建立温度预测模型的方法。以圆拱型连栋薄膜温室2001年6月6日～2002年9月16日间的温度为例,首先对温度序列进行一阶年度差分处理来实现序列的平稳化;然后根据一阶年度差分序列自相关系数和偏相关系数的特点,提出采用ARMA(p,q)模型来拟合温室温度;最后根据方差估计和误差平方和最小的原则,确定了一个ARMA(4,4)模型作为夏季温室温度的1步预测模型。试验结果表明,模型预测值与实测值相比,最大绝对误差为0.8℃、最大相对误差为3.2%,平均绝对误差为0.2℃、平均相对误差为1.1%。 展开更多

关键词 温室 温度 时间序列 预测 模型

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温室动态温度预测模型及试验研究 被引量：18

4

作者 司慧萍 苗香雯 崔绍荣 《农机化研究》 北大核心 2003年第4期182-184,共3页

应用能量平衡的方法,建立了与室外温度、地理位置、温室结构等有关的条件下室温的动态预测模型,最后基于华东型连栋塑料温室对模型进行了实验验证;实测数据与模型输出的基本吻合,为进行温室节能和优化控制提供了良好、简便的途径。

关键词 温室 能量平衡 室外温度 地理位置 温室结构 动态预测模型 华东型连栋塑料温室 太阳辐射热 计算公式 通风

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温室温度约束模型预测控制研究 被引量：6

5

作者 周伟 汪小旵 《新疆农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1015-1021,共7页

【目的】针对温室温度控制中模型参数不确定、系统时滞和调控设备的物理限制问题,研究温室温度约束模型预测控制(MPC)。【方法】采用系统辨识的方法,建立一个包含室外气候条件和室内调控设备的温室温度控制模型,以天窗开度和作物生长温... 【目的】针对温室温度控制中模型参数不确定、系统时滞和调控设备的物理限制问题,研究温室温度约束模型预测控制(MPC)。【方法】采用系统辨识的方法,建立一个包含室外气候条件和室内调控设备的温室温度控制模型,以天窗开度和作物生长温度要求为约束条件,基于MPC方法对温室内天窗通风的降温过程进行控制。【结果】建立的温室温度控制系统ARX模型(扩展的自回归模型)3步预测输出和实测值的拟合度为94.53%,基于该模型的温室温度约束MPC夜间和白天实现温度控制的均方根误差(RMSB)分别为0.38和4.6℃,温室内温度可以按照设定值实现平稳准确的变化。【结论】该方法适用于温室温度控制,具有较好的应用价值。 展开更多

关键词 温室 温度 约束模型 预测控制

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基于1D CNN-GRU的日光温室温度预测模型研究 被引量：13

6

作者 胡瑾 雷文晔 +3 位作者 卢有琦 魏子朝 刘行行 高茂盛 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期339-346,共8页

准确预测日光温室温度是实现温室高效调控的关键,对作物生长发育具有重要意义,但因温度具有时序性、非线性及多耦合性等特征,难以实现连续、精准、长时化预测。提出了一种基于1D CNN-GRU(One dimensional convolutional neural networks... 准确预测日光温室温度是实现温室高效调控的关键,对作物生长发育具有重要意义,但因温度具有时序性、非线性及多耦合性等特征,难以实现连续、精准、长时化预测。提出了一种基于1D CNN-GRU(One dimensional convolutional neural networks-gated recurrent unit)的日光温室温度预测模型,通过温室内外监测平台获取内外环境因子,以斯皮尔曼相关系数获取相关性强特征,构造特征与时间步长的二维矩阵输入网络进行温度预测,模型在测试集上预测1~4 h后的决定系数为0.970~0.994,均方根误差为0.612~1.358℃,平均绝对误差为0.428~0.854℃,绝对值的最大绝对误差为0.856~1.959℃。并在不同清晰度指数K_(T)下进行验证,结果表明,模型在K_(T)≥0.5(晴)时预测效果最好,且在其他K_(T)下模型相对误差在10%以内,可以达到温室生产所需的预测精度要求,为日光温室精准高效控温提供了重要依据。 展开更多

关键词 日光温室 温度 预测模型 一维卷积神经网络 门控循环单元

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基于误差修正模型的日光温室温度预测模型 被引量：3

7

作者 龚健林 何斌 +1 位作者 张亦博 付国 《农机化研究》 北大核心 2023年第10期47-54,共8页

日光温室作为一个复杂的非线性耦合系统,室内温度受室内外众多环境因素的影响,且大多数因素的监测数据都是非平稳时间序列。因此,在利用这些监测数据进行多元线性回归分析时,所建立的预测模型可能会出现伪回归现象导致模型预测精度较低... 日光温室作为一个复杂的非线性耦合系统,室内温度受室内外众多环境因素的影响,且大多数因素的监测数据都是非平稳时间序列。因此,在利用这些监测数据进行多元线性回归分析时,所建立的预测模型可能会出现伪回归现象导致模型预测精度较低。为此,提出了基于时间序列协整理论建立温度误差修正模型的方法。利用土后墙日光温室2021年1月收集到室内外气象数据,分别建立了典型晴天和阴天条件下的日光温室白天(9:00-18:00)逐时温度误差修正预报模型,并通过模拟回代对模型进行验证。结果显示:阴天和晴天条件下,误差修正模型的预报值与实际值相比,均方根误差分别为0.4234℃和1.5937℃,均低于传统多元线性回归模型的0.5750℃和1.9522℃,有效地提高了预测精度。 展开更多

关键词 日光温室 温度预测 误差修正模型 线性回归 协整理论 伪回归

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东北夏季Venlo型温室温度的时间预测模型构建与检验 被引量：4

8

作者 韩跃 汪春 《黑龙江八一农垦大学学报》 2012年第3期19-23,共5页

温室温度的合理预测是夏季温度控制的重要根据。通过实验设计并测量温室内温度及其影响因素的数据,并运用时间序列分析方法对数据异常点处理及缺失值补足,并对无遮阳三种降温状态下的各变量分别进行平稳性检验,建立了三种状态下的时间... 温室温度的合理预测是夏季温度控制的重要根据。通过实验设计并测量温室内温度及其影响因素的数据,并运用时间序列分析方法对数据异常点处理及缺失值补足,并对无遮阳三种降温状态下的各变量分别进行平稳性检验,建立了三种状态下的时间序列预测模型,结果显示预测数值与实际数值吻合良好,为东北夏季Venlo型玻璃温室的温度控制提供了理论依据。 展开更多

关键词 Venlo型玻璃温室 时间序列预测模型 温度控制 三种降温状态

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日光温室后屋面内侧温度变化规律及温度预测模型 被引量：2

9

作者 何雨 须晖 +1 位作者 李天来 山口智治 《现代农业科技》 2012年第5期270-273,278,共5页

对沈阳农业大学园艺学院日光温室后屋面内侧温度、温室气温、温室地温进行测试和分析,利用传热学理论,以温室热平衡模型为基础,分析了温室后屋面内侧温度变化的动态模型,并运用Matlab软件进行非线形回归,求出该模型的参数。该模型可较... 对沈阳农业大学园艺学院日光温室后屋面内侧温度、温室气温、温室地温进行测试和分析,利用传热学理论,以温室热平衡模型为基础,分析了温室后屋面内侧温度变化的动态模型,并运用Matlab软件进行非线形回归,求出该模型的参数。该模型可较准确的反映温室后屋面内侧的温度变化特性,是预测后屋面温度变化,实现自动化控制的基础。为进一步研究日光温室保温特性,实现智能温室前馈控制提供了手段和依据。 展开更多

关键词 日光温室 热流量 后屋面温度 变化规律 预测模型

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壁柱式日光温室温度变化规律及温度预测模型研究 被引量：1

10

作者 刘洋 方旋 《农业工程技术》 2016年第19期28-31,共4页

以墙体总热阻值及后墙材料(红砖)相同为前提,以常规平面墙体作对照,研究壁柱式(凹凸面)墙体对日光温室温效应的影响并建立温度预测模型。采用SPSS软件构建日光温室次日最低/最高气温预报模型。结果表明:不同天气条件下,壁柱式日光温室... 以墙体总热阻值及后墙材料(红砖)相同为前提,以常规平面墙体作对照,研究壁柱式(凹凸面)墙体对日光温室温效应的影响并建立温度预测模型。采用SPSS软件构建日光温室次日最低/最高气温预报模型。结果表明:不同天气条件下,壁柱式日光温室和对照温室气温日变化规律基本一致,都有明显升降变化;壁柱式日光温室平均温度、最低/最高气温均高于对照;模型模拟值和实测值RMSE都在2℃以内,MRE在9%左右。壁柱式温室保温性好,蓄热能力强。所建模型对日光温室最低/最高气温模拟具有较高精度,满足温室最低/最高气温预测要求。 展开更多

关键词 日光温室 柱式 蓄热能力 预测模型研究 温度变化 后墙 气温日变化 室内气温 模拟值 月变化

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长江中下游地区温室内温湿度预测模型的研究 被引量：41

11

作者 邓玲黎 李百军 毛罕平 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期263-266,共4页

该文利用传热学理论,以温室热平衡模型为基础,分析了温室内温度和湿度的动态模型,并以此建立了室内温湿度预测模型。最后,作者通过SR5.2型连栋塑料温室的实验研究,求出该模型参数,为实现智能温室前馈控制奠定基础。

关键词 长江中下游地区 温室 温度 湿度 预测模型

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基于灰色预测模型的温室温湿度系统建模与控制 被引量：38

12

作者 秦琳琳 马国旗 +1 位作者 储著东 吴刚 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S1期233-241,共9页

温室温湿度系统是一个典型的混杂系统(hybrid system,HS),系统的输入包括环境调控设备的开关状态以及可测不可控的外界环境因子扰动输入,包括太阳辐射、室外温度、室外湿度、风速、风向等。针对温室温湿度系统的这种混杂特性,该文提出... 温室温湿度系统是一个典型的混杂系统(hybrid system,HS),系统的输入包括环境调控设备的开关状态以及可测不可控的外界环境因子扰动输入,包括太阳辐射、室外温度、室外湿度、风速、风向等。针对温室温湿度系统的这种混杂特性,该文提出一种基于切换系统的温室温湿度系统建模与预测控制方法。首先,分别在天窗开启与关闭状态下采用遗忘因子递推最小二乘法(forgetting factor recursive least squares,FFRLS)辨识模型参数,得到系统的2个子系统模型。采用灰色预测GM(1,1)模型预测温室温室度系统中可测不可控的扰动输入。然后,将系统预测控制问题描述为混合整数二次规划问题(mixed integer quadratic problem,MIQP),并通过分支定界法求解。分析了系统在有限时间内的稳定性(finite time stable,FTS)。最后进行了仿真研究,仿真结果表明该文中提出的建模和控制方法是有效的。 展开更多

关键词 温室 温度 模型 切换系统 灰色预测 混合整数二次规划 有限时间稳定

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基于PSO-RBF神经网络在温室温度预测中的应用 被引量：24

13

作者 夏爽 李丽宏 《计算机工程与设计》 北大核心 2017年第3期744-748,共5页

为提高温室温度模型预测的准确率,提出一种基于PSO-RBF神经网络的温室温度预测模型。针对梯度下降法收敛速度慢的问题,利用PSO算法优化RBF神经网络参数;为验证该模型有效性,以农场实测数据建立样本,对温室温度进行预测,验证了其比梯度... 为提高温室温度模型预测的准确率,提出一种基于PSO-RBF神经网络的温室温度预测模型。针对梯度下降法收敛速度慢的问题,利用PSO算法优化RBF神经网络参数;为验证该模型有效性,以农场实测数据建立样本,对温室温度进行预测,验证了其比梯度下降法优化的RBF神经网络模型具有更好的预测效果;为给温室内调控设备的提前控制提供依据,根据1月-5月温度数据,利用时间序列法预测相关温室参数,作为该模型输入,利用其预测6月份温度,预测结果表明该月温度呈上升趋势。 展开更多

关键词 RBF神经网络 PSO算法 温室温度 模型 预测

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基于最小二乘支持向量机的锅炉炉膛温度在线预测 被引量：4

14

作者 金秀章 魏琳 王真 《热力发电》 CAS 北大核心 2016年第7期93-97,共5页

针对火电厂锅炉炉膛温度具有非线性、耦合性的特点,提出一种基于最小二乘支持向量机的炉膛温度在线软测量模型。依据替代思想及矩阵理论对炉膛温度离线软测量模型进行校正,在线预测时无需重新训练,既提高了预测精度,又降低了计算复杂度... 针对火电厂锅炉炉膛温度具有非线性、耦合性的特点,提出一种基于最小二乘支持向量机的炉膛温度在线软测量模型。依据替代思想及矩阵理论对炉膛温度离线软测量模型进行校正,在线预测时无需重新训练,既提高了预测精度,又降低了计算复杂度。应用该方法对某300 MW机组锅炉炉膛折焰角截面中心温度进行在线预测,其在线预测结果与实际值相符,预测相对误差小于0.02%,预测效果较好。该方法为屏式过热器入口温度的预测及各受热面的安全性提供了依据。 展开更多

关键词 锅炉 炉膛温度 实时预测 最小二乘支持向量机 在线软测量模型

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机械通风温室内部温度模型的试验验证 被引量：1

15

作者 赵云 《农机化研究》 北大核心 2005年第5期166-168,共3页

介绍了一种以温室机械通风和温室内作物冠层蒸发过程为主的温室温度数学模型,该模型具有结构简单、所有过程均为线性表达的特点,特别适合温室的在线适时控制。为了能够验证模型的可行性,进行了两种通风率条件下的试验。试验结果说明:在... 介绍了一种以温室机械通风和温室内作物冠层蒸发过程为主的温室温度数学模型,该模型具有结构简单、所有过程均为线性表达的特点,特别适合温室的在线适时控制。为了能够验证模型的可行性,进行了两种通风率条件下的试验。试验结果说明:在通风量足够高时,该模型能较好地预测温室内部温度。 展开更多

关键词 园艺 温室温度预测 试验 机械通风 温度模型

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基于能量平衡的连栋塑料温室通风模型研究 被引量：3

16

作者 梁浩 张衍林 +1 位作者 雒华杰 岳胜兵 《现代农业科技》 2008年第1期5-6,共2页

介绍连栋温室在自然通风和机械通风状态下的通风率的计算方法;建立了通风过程中的能量平衡方程,研究了2种通风状态下的质热交换过程,用外部气候条件(温湿度、光照、风速等)对连栋温室内部温度进行预测,并通过试验进行验证。结果表明:该... 介绍连栋温室在自然通风和机械通风状态下的通风率的计算方法;建立了通风过程中的能量平衡方程,研究了2种通风状态下的质热交换过程,用外部气候条件(温湿度、光照、风速等)对连栋温室内部温度进行预测,并通过试验进行验证。结果表明:该模型能够较准确地预测模拟2种通风状态下温室内温度。 展开更多

关键词 连栋温室 温室通风 温度预测 模型

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基于经验模态分解和小波神经网络的温室温湿度预测 被引量：16

17

作者 郁莹珺 徐达宇 +1 位作者 寿国忠 王佩欣 《江苏农业科学》 2019年第1期211-216,共6页

温室温湿度的准确预测有助于及时调节温室小环境,温湿度预测模型是温室控制的重要基础,提高预测精度有助于提高生产水平。针对温室系统具有非线性、非平稳性等特点,提出一种基于经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)和... 温室温湿度的准确预测有助于及时调节温室小环境,温湿度预测模型是温室控制的重要基础,提高预测精度有助于提高生产水平。针对温室系统具有非线性、非平稳性等特点,提出一种基于经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)和小波神经网络(wavelet neural network,简称WNN)的温室温湿度组合预测方法。首先,利用经验模态分解方法将原始时间序列分解成一系列分量;然后对各分量分别构建小波神经网络模型进行预测;最后叠加各子序列得到预测值。结果表明,运用EMD-WNN组合的温度模型有效性为0. 993 4,湿度模型有效性为0. 978 1,且优于单独WNN模型和BP神经网络模型的预测结果,可有效提高短期温室温湿度预测的精度。 展开更多

关键词 经验模态分解 小波神经网络 模型构建 温室 温度 湿度 预测

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基于外部观测温度预测锂电池电极温度的研究 被引量：1

18

作者 刘庆荣 徐康康 彭敏 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1140-1142,共3页

实际应用中,电池箱由于空间体积限制,电池箱内传感器数量少且不方便布置,通过少量温度传感器来准确预测电池温度显得尤其重要。基于锂离子动力电池充放电的热平衡过程和能量守恒定律,并根据冷却液与电池箱内壁的外部观测温度,提出了锂... 实际应用中,电池箱由于空间体积限制,电池箱内传感器数量少且不方便布置,通过少量温度传感器来准确预测电池温度显得尤其重要。基于锂离子动力电池充放电的热平衡过程和能量守恒定律,并根据冷却液与电池箱内壁的外部观测温度,提出了锂离子动力电池温度场物理热模型。将模型进行有限差分法变换,并用最小二乘法辨识出模型中的未知参数。仿真实验结果表明,该模型具有精度高、运算成本极低的优点,能在线实时准确预测锂电池表面电极处的温度。 展开更多

关键词 锂电池 温度场热模型 在线实时预测

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设施温室物联网智能测控系统研究 被引量：9

19

作者 章子文 梁思程 +3 位作者 张洪奇 吴勇 张大磊 柳平增 《山东农业大学学报（自然科学版）》 北大核心 2024年第4期633-643,共11页

针对温室环境调控中手动控制和阈值条件调控存在调控精度低、参数超调严重等问题,以设施番茄温室为例,研究提出一种基于环境预测的精准调控策略。首先,构建专用物联网“六域”架构,采用MSP430F5438A作为主控模块,设计感知、通信等功能... 针对温室环境调控中手动控制和阈值条件调控存在调控精度低、参数超调严重等问题,以设施番茄温室为例,研究提出一种基于环境预测的精准调控策略。首先,构建专用物联网“六域”架构,采用MSP430F5438A作为主控模块,设计感知、通信等功能模块。其次,构建SSA-LSTM预测模型实现对温室环境的精准预测,并根据模型预测结果确定环境调控策略,通过PSO-PID控制模型实现对温室风口电机的精准控制。实验结果表明,相较于传统LSTM模型,SSA-LSTM预测模型的MAE降低58.52%,MAPE降低61.68%,RMSE降低63.84%。同时,相较于传统PID模型,PSO-PID控制模型的超调量降低89.99%,调节时间降低59.85%。系统经过实地部署验证,在保持种植品种和农事管理操作一致的情形下,智能调控的温室产量相较于传统温室提升约8.5%,证明了系统的有效实用性。 展开更多

关键词 温度预测 控制模型 农业物联网 温室环境

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超临界锅炉偏烧在线调整系统开发及应用 被引量：3

20

作者 程海松 刘岗 +5 位作者 蔡芃 陈春彦 赵超 岳健 高金玉 冯晓鹏 《洁净煤技术》 CAS 北大核心 2021年第S02期250-254,共5页

超临界锅炉燃烧不均匀,带来水冷壁、受热面热偏差问题。通过安装一套基于声波测温原理的炉内温度场在线监测系统,实时获取炉膛平面温度分布,提取炉膛温度宽度和深度方向偏烧的特征参数,反映燃烧偏烧程度。基于闭环模型辨识方法,建立温... 超临界锅炉燃烧不均匀,带来水冷壁、受热面热偏差问题。通过安装一套基于声波测温原理的炉内温度场在线监测系统,实时获取炉膛平面温度分布,提取炉膛温度宽度和深度方向偏烧的特征参数,反映燃烧偏烧程度。基于闭环模型辨识方法,建立温度场偏烧特征参数与二次配风参数间的模型关系。采用模型预测控制器替代原有PID控制器,形成纠正燃烧偏烧的在线优化策略,再通过二次配风的自动调整,缓解超临界锅炉偏烧现象。某630 MW旋流机组的应用结果表明,水冷壁垂直管出口壁温均方差平均下降21.1%,前屏、后屏过热器出口壁温均方差平均下降20.3%和21.9%。实施在线优化策略,可以有效改善超临界锅炉燃烧不均匀的问题。 展开更多

关键词 超临界锅炉 偏烧 炉膛温度在线监测 预测控制 二次配风 闭环模型辨识

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