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" f( R9 f9 _' V, b) J" l标签:灰色模型 gm(1 1) 二次拟合 matlab 分类:技术点滴
4 Y2 E" m$ q2 k0 U$ g% M0 J9 P, F
& \9 [7 M* m9 n; l( {9 N1 E%by allen @ 红嘴海鸥
5 h; M2 F4 n8 r2 T4 e%灰色模型预测是在数据不呈现一定规律下可以采取的一种建模和预测方法,其预测数据与原始数据存在一定的规律相似性
5 J) ~2 A, G" p& ?
" z0 P1 C* }" n8 e" V& S4 C9 {9 ~%下面程序是灰色模型GM(1,1)程序二次拟合和等维新陈代谢改进预测程序,matlab6.5 ,使用本程序请注明,程序存储为gm1.m
8 ` s9 T( B* x% d5 v* v' e# Y3 D+ c+ I& r( O7 H+ Z. U: K
%x = [5999,5903,5848,5700,7884];gm1(x); 测试数据
E' ]3 F6 g/ f# q- p! R9 R1 h! \9 T) G U6 N! I, J7 C
%二次拟合预测GM(1,1)模型 t3 \ g; E6 p5 k0 U0 ?1 J" K
function gmcal=gm1(x)# h3 d7 P# Q; S+ t! |/ b
sizexd2 = size(x,2);
" X+ m- h( g w. d0 [%求数组长度0 X, N1 \* P. a* r
B: W8 O, N( M* Y k* Ck=0;; W$ i5 l* }8 _
for y1=x
- [: c% P* K$ p4 a& C. V k=k+1;
7 u8 F0 Q$ \4 U- p. }4 g3 g6 R if k>17 [; G: v" x0 I, z7 ^) T
x1(k)=x1(k-1)+x(k);
8 w9 d8 ~5 ?% d& r& J %累加生成! M3 M n& ^. G0 v, C( r& q! l
z1(k-1)=-0.5*(x1(k)+x1(k-1));
9 u+ l/ M) D+ b1 i! {2 i8 _/ { %z1维数减1,用于计算B
6 {% e6 t9 p' x/ X yn1(k-1)=x(k);
5 r+ p2 c# V$ C% K2 ]; ~# P$ y else3 k2 E7 i- v) }/ \: q/ e
x1(k)=x(k);
8 y$ S1 h7 k* w8 v1 w end n. N* R) Y+ ~
end1 d) Y \: {: S- B6 v
%x1,z1,k,yn1
3 P" f0 E4 T/ N; f* x& B+ {0 j6 X; t# W: o0 R: n% L9 Z9 G) ]
sizez1=size(z1,2);0 g/ x W$ e& l/ S' F [+ H
%size(yn1);' r: d( Z7 U; H
z2 = z1';) Y8 m/ |+ A) R1 N
z3 = ones(1,sizez1)';1 s, }' R- }8 @ \- i; W
2 N& K" b! o* X1 G6 ?1 R$ k* T% v
YN = yn1'; %转置
3 r; ?3 f9 q) s; g5 I%YN7 K7 j& G4 k7 w% ]3 C4 |3 O
: K6 M8 t& D9 l% Q4 @" U! j4 z
B=[z2 z3];% `4 i# J H2 [; {
au0=inv(B'*B)*B'*YN;! d: S% m6 K& G5 D0 e
au = au0';- Z8 u3 f5 |; u5 Q
%B,au0,au
; P2 g4 A3 e7 b6 X# a) h
1 ~6 x3 R& }: U2 b2 x1 m4 ?afor = au(1);+ [% f5 w1 r0 \2 \
ufor = au(2);
3 K, D; p4 H9 Bua = au(2)./au(1);
- W( ^/ B% }, n$ |1 X%afor,ufor,ua $ `2 \, O, V+ W1 `
%输出预测的 a u 和 u/a的值* A: u4 F0 F7 ^
# f, Z* c. Q9 m7 l; Gconstant1 = x(1)-ua;- y9 X( ~9 u8 s f9 u
afor1 = -afor;
* W, J$ S9 w5 O8 Kx1t1 = 'x1(t+1)'; R2 r& M! U+ ?4 o( F: h
estr = 'exp';- ~+ I4 [/ N. a6 n( D% ~/ e
tstr = 't';5 B' X: I! \5 f8 ]- Y/ N
leftbra = '(';
+ x) E! T$ a; Drightbra = ')';
) ]4 d' G: w6 |7 g' c, X%constant1,afor1,x1t1,estr,tstr,leftbra,rightbra
. t7 S8 X7 X- r( n3 S& M9 m" S8 P% x
strcat(x1t1,'=',num2str(constant1),estr,leftbra,num2str(afor1),tstr,rightbra,'+',leftbra,num2str(ua),rightbra)- y6 H) W1 h" Q( B. r$ w" H1 X
%输出时间响应方程
/ v# e, F S; X' d
/ q4 |8 n6 b0 \. z; o%******************************************************! h" T9 B, M% d" j( S
%二次拟合$ K2 L" k8 v' B1 D: p. g
, p8 Q. P' g" a$ `9 C# _5 Yk2 = 0;
( Q$ `- |. l. O6 A; f7 rfor y2 = x1
5 i8 _* i) w: ^: c% s7 p. t k2 = k2 + 1;; g9 p/ A9 C6 y* ~7 L/ P
if k2 > k
$ a! l5 J+ ?: v) a0 p else$ a) w' T( X" \5 T- x) X
ze1(k2) = exp(-(k2-1)*afor);
0 S8 D; j3 _( j* R6 m; L end
3 L& ]2 `% k V `) A* i5 y' Q8 c! Eend
9 W3 x1 V N: j$ P- `%ze1% P4 [5 Q3 Y9 M h; b
7 D$ n! R# i( g! U( p6 o
sizeze1 = size(ze1,2);
" H3 Q9 O0 O. x# N; [z4 = ones(1,sizeze1)';7 W5 j: c( y, {' G# z% x: X
G=[ze1' z4];+ U! F* @6 C+ j5 r1 S
X1 = x1';
1 @( N; _6 }' \5 D/ D! Lau20=inv(G'*G)*G'*X1;
6 k$ k$ z% d) h* b4 Tau2 = au20';
" G& G: R) V T%z4,X1,G,au20
3 V6 a9 F$ m1 e. T9 G9 w
' b2 H3 S5 L C4 K2 g- zAval = au2(1);
! P, B/ ~. g% J5 @8 P8 l r9 U; UBval = au2(2);' ]) m, q, s. @( [- ~4 L7 ]1 x
%Aval,Bval7 ^# o! R1 a% l) e8 T! w
%输出预测的 A,B的值- ]* l& ^$ K0 l# O. C4 ^: g
4 U$ O! E7 a# Z. X5 s9 t s
strcat(x1t1,'=',num2str(Aval),estr,leftbra,num2str(afor1),tstr,rightbra,'+',leftbra,num2str(Bval),rightbra); }/ D5 f0 m+ Y5 a6 [! B+ H. W }
%输出时间响应方程* H: E4 x7 L" \% {: V9 _/ W5 w
% x- {- k- Z7 {8 snfinal = sizexd2-1 + 1;
' R2 B u' K4 k0 A& d; D%决定预测的步骤数5 这个步骤可以通过函数传入, ]' r( A: K0 c0 l8 O; [5 T+ G
$ `7 J0 S, M5 R% K6 k+ C8 r+ p
%nfinal = sizexd2 - 1 + 1;
7 l( b3 c# H2 F+ ]) J6 S%预测的步骤数 1
0 x6 e- K' K5 m" D3 h3 w4 `$ u, \
3 q# f7 h9 T% N& @- e& W5 C# }for k3=1:nfinal0 O; F/ `, D# l& S
x3fcast(k3) = constant1*exp(afor1*k3)+ua;) {. {5 Q5 d1 \& ~5 R6 [( P
end9 k0 @" ^$ t: m, Z4 Z
%x3fcast; ?' S- u b+ v' |
%一次拟合累加值) u8 l; {% L8 j! n5 l4 Z
. M% v1 W' x1 `3 M" W- H: R! v! v
for k31=nfinal:-1:08 F( i2 m% j- L% U0 P9 W4 K% p
if k31>1/ l: {: G3 L6 z& }7 L
x31fcast(k31+1) = x3fcast(k31)-x3fcast(k31-1);9 e5 |7 o! |' k& M1 V3 m. q9 w
else; H6 y8 y0 A" s* V
if k31>0/ z. [: W4 P; |) U1 |. ~
x31fcast(k31+1) = x3fcast(k31)-x(1);0 M. @/ g' e8 e' ]+ Y E8 N: b
else4 ?8 y5 ~2 Z9 @+ d [' w* w
x31fcast(k31+1) = x(1);9 p( Y7 U! p( \7 g# U" L) j
end+ T2 |* Q" m' e- V
end/ Q, u' q' R" `. H& w+ |+ X
6 O1 c2 K5 |+ @2 R2 Z* [end4 ]. t. v8 B6 _4 s
x31fcast
* U1 x. i, t- O" W8 L%一次拟合预测值 }2 n6 I) G6 v3 Y
2 ]" [+ n1 A c1 N4 f* V
5 j! `$ ~5 `, o+ E J8 d/ Sfor k4=1:nfinal( l5 ?5 a3 l3 r5 Q
x4fcast(k4) = Aval*exp(afor1*k4)+Bval;: B( b: V- Y9 b) L+ u V
end
( Q4 e0 p( B0 q- }%x4fcast
9 w( D& v. N& r- X/ ?3 {5 ~1 M" ^# Z
; l+ ^) g8 Y, s1 Ffor k41=nfinal:-1:0
: c9 u$ n. T* ^ if k41>1
9 [% f* X/ }: r/ I: H! ?* b2 Y x41fcast(k41+1) = x4fcast(k41)-x4fcast(k41-1);5 l8 l: Q3 ]8 p! W" \
else/ o( E' t3 d2 [8 U0 J' ?% T
if k41>0' f9 g7 o1 j9 |4 ?1 d) o# h
x41fcast(k41+1) = x4fcast(k41)-x(1);
5 z) T: e+ z! Q. \# T. j- o( c else2 ?0 \& g" w1 M6 X, @
x41fcast(k41+1) = x(1);4 ]: v7 j) P( C+ F+ D
end6 \" Y7 s% A4 U; m# B
end# ~# H- M. [- ]$ u( ]$ \& F2 |
! O& V# v' V; y0 Q
end; ^8 T7 Z# t- A* x- [! j: o# @
x41fcast,x; S) F: h. a) ?8 T& h/ |# Z
%二次拟合预测值; f/ v% f; s) Y
4 g0 ]' W8 R* S$ A# e) P, `
%***精度检验p C************//////////////////////////////////
/ e/ }- P& O9 J" z( P6 P$ E! mk5 = 0;
1 B/ M& F0 L0 ?4 N# Sfor y5 = x
- E: z+ z7 c% q0 ]# t8 X3 P k5 = k5 + 1;/ S( W' F6 }) r. u$ o
if k5 > sizexd2 1 A9 @) T: c1 p1 {2 Y6 A2 n, P
else2 }5 q8 j! m! t6 ?
err1(k5) = x(k5) - x41fcast(k5);
]: n `5 r4 o7 k end
' \. H( `% o7 f6 M0 T/ oend: t- A% {( I" f8 C
%err1
# E' Z+ E0 |- p2 N9 N. r/ o%绝对误差
) y/ g( h2 g, x9 D. L: s! ^+ g( A& _' \ C0 A
u2 T0 l: i4 q4 U$ y3 U
xavg = mean(x);
: V; H0 I0 l; f ~9 T%xavg& ?' y0 p0 n) f: V% X! `
%x平均值' c& h: F) E' ~' G; O9 S& _
4 a6 |# q9 Q! o. [& n/ b* z2 e4 V
err1avg = mean(err1);
B$ F) `6 @9 z0 D* K2 _%err1avg
: \( l8 z' ]- [( f) \%err1平均值2 d& v9 Z/ B# |3 z- Y
& ^( e9 h4 D/ f7 {3 `. y0 f5 Z
k5 = 0; [( B- B( l7 ^% X! q' U1 ~
s1total = 0 ;5 d U+ ~% c/ Z) \6 U
for y5 = x- d* x* ~* B4 u6 {2 p
k5 = k5 + 1;
+ k! P) w8 l7 X7 D9 ^ if k5 > sizexd2 % J+ F7 m; \: n' r5 Q( k
else
5 }9 g7 Z; s i1 y s1total = s1total + (x(k5) - xavg)^2;
$ q% f( w7 {7 P8 `* B end
9 K2 b0 t/ D u5 S3 |' z& ~0 ^ O& Bend; |6 j; o1 o4 y4 z$ R
s1suqare = s1total ./ sizexd2;0 ?! T+ R" {3 z1 F* z6 O. H
s1sqrt = sqrt(s1suqare);/ x7 J. b% }5 Z5 M) o% }
%s1suqare,s1sqrt
* g% `* `% E5 I/ Z7 V2 Y6 s5 N%s1suqare 残差数列x的方差 s1sqrt 为x方差的平方根S1- e. f6 Z$ L* Z. x# r2 z. j* ?# b
% A0 N. ]/ ^$ G* s/ ]) R
k5 = 0;
4 o& f( k! k1 ^. |; [& u8 m8 ys2total = 0 ;
/ t9 V7 p$ r3 T+ ^for y5 = x2 P+ F/ S7 T- J7 S% n
k5 = k5 + 1;
7 O$ [% H2 c( @) u6 d if k5 > sizexd2 & V$ f; Q, k% e) O$ t
else& T. o* R! @9 U/ T6 Y
s2total = s2total + (err1(k5) - err1avg)^2;
7 ^" `8 n, k* ]. Y# e! X) F, [6 n end4 B$ k; M2 R6 I1 k( _$ f# K. E1 B$ A
end
" L2 e- Y) y: c. q- U# p, C2 [s2suqare = s2total ./ sizexd2;
1 ^( k0 E. E1 [$ A, S/ m%s2suqare 残差数列err1的方差S2
8 q" v. X& h2 s9 }: E, g/ k
$ j4 \9 X3 ?; W! B% J( OCval = sqrt(s2suqare ./ s1suqare);
# A! R' l. V; {& tCval
4 I9 w( C8 ?3 l3 {%nnn = 0.6745 * s1sqrt0 Z+ ]; c2 Z9 V; i; Y# X
%Cval C检验值
3 N' s# e" ^2 ?; M& C! ~$ X3 `2 J2 k& o, W$ w7 U7 ^
k5 = 0;, i4 w. k& u! p. }
pnum = 0 ;
+ Z$ q4 j3 h4 ^: I. ~for y5 = x* ?- o( f, q9 h& c
k5 = k5 + 1;
1 l$ C5 |) } H0 q* N9 U if abs( err1(k5) - err1avg ) < 0.6745 * s1sqrt
+ }/ L) L8 H5 r' z pnum = pnum + 1;2 O3 D. A! w# d; V, y; ^# g
%ppp = abs( err1(k5) - err1avg ) . G3 w' c6 H: B7 ~- r
else% h2 M) t/ M( v! I" C! t4 J7 n
end
- u9 E9 D9 f4 i! kend
' X5 J# @- ?* J2 D6 Dpval = pnum ./ sizexd2;
6 P0 v5 k+ i9 S) R# Hpval1 H; W# D3 T% \
%p检验值
$ b+ s' y4 H7 z
; L7 \( `0 D5 |- t$ i2 X%arr1 = x41fcast(1:6)
灰色预测MATLAB程序.txt
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zan
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