استفاده از منطق فازی برای شبیه سازی الگوی توزیع آبپاش منفرد

نوع مقاله : مقالات پژوهشی

نویسندگان

چکیده

چکیده
در این پژوهش مدلی بر مبنای منطق فازی برای شبیه سازی الگوی توزیع آبپاش منفرد بسط داده شد. آبپاش اسپریر با پد چرخان و زاویة پخش º360 با نام تجاری نلسون R3000 که یک آبپاش بسیار متداول در سیستم های سنترپیوت و لینیرمو می باشد، مورد استفاده قرار گرفت. آزمایشات متعدد میدانی بر اساس استانداردهای S398.1-ASAE و ISO-8026 برای تعیین الگوی توزیع آب در شرایط بدون باد و حالت وجود باد در ایستگاه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز به انجام رسید. در مجموع نتایج تعداد 30 آزمایش که از دقت و صحت آنها اطمینان حاصل شده بود برای آموزش و سپس صحت‌سنجی مدل مورد استفاده قرار گرفت. حداقل و حداکثر سرعت باد در شرایط مزرعه ای به ترتیب برابر 57/0 و 41/7 متر در ثانیه ثبت و در مدل به‌کار گرفته شد. برای آنالیز مقایسه ای بین نتایج مدل و مقادیر مشاهداتی الگوی توزیع آبپاش، پارامترهای آماری R2 ، CD، EF، CRM، MAE و RRMSE مورد استفاده قرار گرفت. برای داده‌های آموزش مقدار میانگین R2 =0/98 و 257/0=RRMSE به‌دست آمد. همچنین برای داده‌های صحت‌سنجی مقادیر میانگین این پارامترها برابر 96/0= R2 و 34/0=RRMSE محاسبه شد. بقیة پارامترهای آماری مذکور نیز هم برای داده‌های آموزش و هم برای داده‌های صحت‌سنجی در محدودة قابل قبول به‌دست آمد. برای کاربردی نمودن نتایج، برنامه ای بر اساس منطق فازی در محیط MATLAB نگارش گردید که قادر است با دریافت مقادیر سرعت و جهت باد، الگوی توزیع آبپاش منفرد را شبیه‌سازی نموده و نتایج را به صورت گرافیکی و همچنین فایل Excel ارائه کند. نهایتاً با مقایسات آماری نتایج حاصل از مدل و الگوهای مشاهداتی توزیع آب، قابلیت بسیار خوب مدل فازی در شبیه سازی الگوی توزیع آبپاش مشخص شد.

واژه های کلیدی: آبپاش منفرد، الگوی توزیع آب، سنترپیوت، شبیه سازی، منطق فازی

عنوان مقاله [English]

Simulation of Water Distribution Pattern of Single Sprinkler Using Fuzzy Logic

نویسندگان [English]

  • A. Faalian
  • H. Ansari
  • A.A. Sadraddini
چکیده [English]

Abstract
A model based on Fuzzy Logic has been developed to simulate the distribution pattern of a single sprinkler. A Nelson R3000 sprayer with rotator pad and water application angle of 360o which is one of the most common types of center pivot and linear move sprinklers was selected. Several field experiments according to the ISO-8026 and ASAE-S398.1 standards were performed to assess the water distribution pattern in no-wind and windy conditions at the Research Center of Agricultural Faculty, University of Tabriz-Iran. Results of thirty reliable experiments were used to educate & validate the model. Minimum and maximum wind speeds recorded under the field conditions were 0.57 and 7.41 ms-1, respectively. In order to comparative analyze between simulated values and observations several statistical criteria like R2, CD, EF, CRM, MAE and RRMSE were used. For the training dataset the average values of R2 and RRMSE were achieved 0.98 and 0.257, respectively. Also the values of parameters R2 and RRMSE for the validation dataset were calculated 0.96 and 0.34 respectively. As well as the other above mentioned statistical parameters for both training dataset and validation dataset were found satisfactory. To make the results practical a model was developed as a MATLAB m-file, using Fuzzy Logic that takes wind velocity and direction as the inputs and could simulate the distribution pattern of single sprinkler and have ability to display graphical and Excel file of results. With the statistical comparisons between simulated water distributions patterns with observed ones it was finally concluded that Fuzzy model had excellent ability to simulate the water distribution pattern.

Keywords: Water Distribution Pattern, Single Sprinkler, Fuzzy Logic, Simulation, Center Pivot