Skip to main content
SUPERVISOR
امیرحسین خوش گفتارمنش (استاد راهنما) فائزه قناتی (استاد مشاور) بهرام شریف نبی (استاد راهنما) حسین شریعتمداری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Samane Eskandari
سمانه اسکندری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1392

TITLE

Effect of foliar application of different manganese sources on cell wall biochemical modification of cucumber leaf infected by powdery mildew disease
A simulation-optimization model for surface irrigation called EDOSIM was developed. The model considers design or evaluation of furrow, border and basin irrigation and for optimization, twenty different algorithms were applied. The infiltration was calculated based on irrigation method. The optimizations of functional, multi-dimensional, static, constraint, continuous, single-objective and meta-heuristic were applied into the model. Thirty five sets of surface irrigation field data were used to validate EDOSIM model and to make comparisons between EDOSIM model with SIRMOD software. Results showed good performance of EDOSIM model and proposed method for estimating infiltrations. Range and number of decision variables had significant effect on objective function. The algorithm of Shuffled Complex Evolution (SCE) was the best algorithm based on run-time, objective function and Number of Function Evaluations (NFE). Results showed that for all set of field data that were used for comparisons, optimization improved the objective function. Results of comparison between EDOSIM, Optimization Toolbox and Global Optimization Toolbox of MATLAB software revealed that EDOSIM model optimize field data satisfactory. The application of optimization in surface irrigation models is recommended because it improves the model simulation results. Keywords: Surface irrigation simulation, simulation-optimization model, EDOSIM model, SCE algorithm
مدلهای شبیه سازی-بهینه سازی ابزار ارزشمندی برای تعیین عملکرد بهینه سامانه ها هستند. هدف اصلی این تحقیق، توسعه و اعتبارسنجی یک مدل شبیه سازی-بهینه سازی برای سامانه های آبیاری سطحی با عنوان EDOSIM (Evaluation, Design and Optimization of Surface Irrigation Model) بود. در این مدل، برای شبیه سازی هیدرولیک آبیاری سطحی شامل طراحی یا ارزیابی کرت، نوار و جویچه، از مدل بیلان حجم و برای بهینه سازی از 20 الگوریتم فراابتکاری استفاده شد. به منظور برنامه نویسی، از تلفیق سبک پیمانه ای و گرافیک محور در نرم افزار برنامه نویسی MATLAB استفاده شد و یک واسط گرافیکی کاربر طراحی گردید. در این مدل بر مبنای آبیاری، حجم نفوذ آب به خاک بدون نیاز به داده های پیشروی پسروی محاسبه گردید. برای بهینه سازی تابع هدف هیدرولیکی شامل کمینه سازی ترکیب خطی هفت شاخص عملکرد، از بهینه سازی تابعی، چندبعدی، ایستا، مقید، پیوسته، تک هدفه و فراابتکاری استفاده شد. متغیرهای تصمیم و پارامترها از بین ورودی های شبیه سازی انتخاب شدند. برای تنظیم پارامترهای الگوریتم های مدل EDOSIM، به منظور کاهش زمان و در عین حال از دست نرفتن اطلاعات انجام آزمایش‌های کامل از روش تاگوچی با بهره گیری از نرم افزار Minitab استفاده شد. این روش یکی از روشهای فاکتوریلی جزئی طراحی آزمایش ها است و دارای تعداد کمتر آزمایش ها، عمومیت و سادگی می باشد. برای اعتبارسنجی شبیه سازی از اطلاعات 35 مزرعه آزمایشی تحت شرایط مختلف استفاده شد. مقایسه نتایج شبیه سازی مدل EDOSIM با مدل هیدرودینامیک نرم افزار SIRMOD، با RMSE=0.106، R 2 =0.971، CRM=-0.025 و NRMSE=7.6%، نشانگر عملکرد مناسب مدل EDOSIM بود. همچنین نتایج محاسبه شاخصهای عملکرد و تابع هدف در مزارع، نشان دهنده عملکرد مناسب روش پیشنهادی تخمین حجم نفوذ بود. برای تنظیم پارامتر الگوریتم ها و اعتبارسنجی بهینه سازی، اطلاعات پانزده مزرعه آزمایشی مورد استفاده قرار گرفت. هر یک از بیست الگوریتم بهینه سازی، تعدادی پارامتر داشت. هر پارامتر دارای سه سطح کاندید بود. با بررسی نتایج مشخص شد هر پارامتر در هر مزرعه، دارای سطوح بهینه متفاوت است. سطحی از هر پارامتر که در مزارع بیشتری بهترین نتایج را حاصل نمود، به عنوان مقادیر پیش فرض در پنجره های تنظیم پارامتر الگوریتم ها در مدل لحاظ گردید. تغییر در بازه و تعداد متغیرهای تصمیم بر تابع هدف تاثیر بسیاری داشت. پس از شبیه سازی اولیه، بهینه سازی پانزده مزرعه آزمایشی منتخب به وسیله هر یک از 20 الگوریتم با پارامترهای تنظیم شده انجام شد. کمینه و بیشینه متغیرهای تصمیم برای همه الگوریتم ها یکسان به کار رفت. کمترین تابع هدف بین تمام الگوریتم ها بهینه تئوری را حاصل نمود. بهینه سازی طراحی و ارزیابی آبیاری کرتی تابع هدف را به سطح بسیار مناسبی رساند که بیانگر پتانسیل بالای این روش آبیاری است. بهینه سازی طراحی و ارزیابی آبیاری نواری زمان قطع کمتر از زمان پیشروی را نتیجه داد. در بهینه سازی طراحی آبیاری جویچه ای طرح بهینه با مقدار یکسان و یا اختلاف بسیار کمی در تابع هدف، به ازای ترکیب های متفاوتی از متغیرهای تصمیم حاصل شد. در بهینه سازی ارزیابی هر سه روش آبیاری، ترکیب مناسب دبی و زمان قطع که سریعا، بدون تغییر آرایش و ابعاد زمین و به سادگی قابل تغییر هستند، نتایج بسیار خوبی را ایجاد نمود و تقریبا نیاز به در نظر گرفتن متغیرهای تصمیم دیگر را از بین برد. برای اعتبارسنجی بهینه سازی، مقایسه الگوریتمها با یکدیگر و مقایسه بهینه تئوری با عملکرد اولیه شبیه سازی و هشت حل گر جعبه ابزارهای بهینه سازی و بهینه سازی سراسری نرم افزار MATLAB صورت گرفت. مقایسه رتبه الگوریتمها با توجه به معیارهای زمان اجرا، تابع هدف و تعداد محاسبه تابع هدف (NFE) نشان داد الگوریتم SCE و سپس الگوریتم های PSO و ICA بهترین الگوریتم ها برای بهینه سازی مزارع آزمایشی بودند. الگوریتم های SFLA، GA، TLBO، HS و BBO رتبه بهتری نسبت به بقیه داشتند. در رده بعد الگوریتم های DE، IWO، ACOR، ABC، CA، GAPSO و PSOGA و پس از آنها الگوریتم های MBA، FA، BA، SA و SAGA قرار گرفتند. مقایسه تابع هدف بهینه تئوری مدل EDOSIM با عملکرد اولیه شبیه سازی نشان داد در تمام مزارع آزمایشی، تابع هدف کمتر (بهتر) شده است. مقایسه تابع هدف بهینه تئوری مدل EDOSIM با هشت حل گر جعبه ابزارهای بهینه سازی و بهینه سازی سراسری نرم افزار MATLAB برتری مدل EDOSIM را برای بهینه سازی نشان داد. الگوریتم دقیقی برای حل تابع هدف مدل EDOSIM وجود نداشت و الگوریتم های ابتکاری (بدون مکانیزم خروج از دام بهینه موضعی) بیشترین (بدترین) تابع هدف را داشتند. در مجموع مدل EDOSIM که ابزاری تخصصی برای آبیاری سطحی است، علی رغم سادگی کارایی بسیار مناسبی برای شبیه سازی و بهینه سازی آبیاری سطحی داشت. واژه های کلیدی: شبیه سازی آبیاری سطحی، مدل شبیه سازی-بهینه سازی، مدل EDOSIM، الگوریتم SCE

ارتقاء امنیت وب با وف بومی