基于RNN的温室温度预测研究开题报告

 2022-01-23 20:28:56

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

本课题的意义、国内外研究概况、应用前景等(列出主要参考文献)1. 本课题意义温室是一种为植物提供生长所需的条件的设施,由于温室设施不受时间和空间的限制,可以为植物提供最适宜其生长的环境条件,所以即使在不适应植物生长的季节,也能为植物提供生育期和增加产量。

我国作为一个农业大国,通过设施农业来提高农业经济效益,具有重大的意义。

温室的高效生产得益于适当的调控设施,比如遮阳网,通风设备,室内空调等。

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2. 研究的基本内容和问题

1. 研究的目标根据现在常用的rnns模型,如bidirectional rnns、deep(bidirectional)rnns、echo state networks、grus、lstm network、cw-rnns中选取合适的模型,然后进行训练,使用sgd(stochastic gradient descent,随机梯度下降算法)进行优化,训练算法从bptt(back propagation through time)、rtrl(real-time recurrent learning)、ekf(extended kalman filter)等算法中挑选合适的进行训练,挑选合适的激活函数。

使用温室数据进行训练和监测,最终得到的模型希望能够较贴合实际情况,适应于不同条件的温室温度预测,并且误差控制在可接受的范围。

2. 研究的内容通过python和numpy对rnns进行实现,包括上文提到的一些常见的模型,这里不再赘述。

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3. 研究的方法与方案

1. 研究方法首先阅读机器学习方面的书籍,如周志华教授编写的《机器学习》,以及simon haykin编写的neural network and learning machines,掌握机器学习的思想、经典的算法、概念等,熟悉术语,之后通过阅读wildml技术网站,了解deep learning的相关知识,之后通过deeplearning网站的theano技术文档,结合pybrain网站的技术文档,搭建环境。

环境搭建完成之后就实现rnns的模型,选择算法进行训练、测试、记录结果,进行比较。

主要对lstm和cw-rnns模型进行学习,对常用的back propagation through time(bptt)、real-time recurrent learning(rtrl)、extended kalman filter(ekf)等学习算法进行学习,以及掌握解决梯度消失问题(vanishing gradient problem)的方法。

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4. 研究创新点

本项目使用机器学习技术,采用RNN的算法,训练出能够预测温室温度的模型,来代替已有的仅靠人的经验、或者过去复杂的方法,更加可靠、经济。

而且训练出的模型不仅仅能够对当前情况进行准确的预测,在其他不同的情况,也可以进行预测,具有普适性和实用性。

5. 研究计划与进展

1) 2016年12月-2017年1月4号:学习掌握机器学习基础知识,尤其要深入了解rnns相关模型,通过开题答辩。

2) 2017年1月4日-2017年3月1日:掌握常用训练算法,搭建python和numpy环境,实现rnns模型。

3) 2017年3月-2017年3月下旬:训练模型,记录过程,分析结果。

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