基于案例的溫室作物多變量生長模型優(yōu)化研究.pdf

1、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)(PrecisionAgriculture)是在現(xiàn)代信息技術(shù)、生物技術(shù)、控制技術(shù)等一系列高新技術(shù)最新成就的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種重要的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)形式，它能減少不必要的投入和資源浪費，提高投入產(chǎn)出轉(zhuǎn)換效率。作物生長模擬模型作為溫室生產(chǎn)智能化操作與管理軟件的核心部分，是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)支持技術(shù)的重要部分之一。作物生長模擬模型的準(zhǔn)確建立，是作物生產(chǎn)管理決策支持技術(shù)的關(guān)鍵依據(jù)，也是發(fā)展現(xiàn)代數(shù)字精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和高效、智能型農(nóng)業(yè)的重要環(huán)節(jié)。 本文

2、針對上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院、上海市設(shè)施園藝技術(shù)重點實驗室建立的溫室黃瓜生長模型，在了解多種農(nóng)作物的干物質(zhì)積累的動態(tài)關(guān)系，并對其結(jié)構(gòu)和參數(shù)特點進(jìn)行分析和比較的基礎(chǔ)上，結(jié)合黃瓜生長模型參數(shù)優(yōu)化的特點和難點，利用遺傳算法(Geneticalgorithms，GA)在解決復(fù)雜優(yōu)化問題上突顯的優(yōu)勢，探索適用于溫室黃瓜生長模型參數(shù)優(yōu)化的遺傳算法新模型。 本文從最基本的簡單遺傳算法(Simplegeneticalgorithm，SGA)出發(fā)，通過總

3、結(jié)和分析簡單遺傳算法用于參數(shù)優(yōu)化出現(xiàn)的早熟收斂現(xiàn)象，引入基于小生境(Niche)進(jìn)化思想和分等級公平競爭(HierarchicalFairCompetition，HFC)原則的種群競爭消亡(SpeciesCompete-DieoutAlgorithm，SCD)模型。為了研究不同控制參數(shù)和遺傳算子的組合對遺傳算法的性能產(chǎn)生的影響，比較和分析多種控制參數(shù)和遺傳算子的不同組合的GA模型，找到適合黃瓜參數(shù)優(yōu)化的模型，并進(jìn)一步提出兩層GA嵌套優(yōu)化

4、的新模型。兩層GA中，主級GA用于實現(xiàn)溫室黃瓜生長模型的參數(shù)優(yōu)化，亞級GA用于實現(xiàn)對主級GA控制參數(shù)和遺傳算子的組合優(yōu)化，兩級GA相互嵌套，共同實現(xiàn)黃瓜生長模型的參數(shù)優(yōu)化。該模型已在計算機硬件平臺上使用C語言進(jìn)行了優(yōu)化仿真實驗，其有效性與合理性已得到了充分驗證。 本文研究提出的算法模型，可為現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)計算機智能控制下的作物生長模型的參數(shù)優(yōu)化提供一種新的有效方法，并可推廣應(yīng)用于不同的作物生長環(huán)境(溫室、大棚、田間)在不同的地理位