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 群组: 09年国际数学建模群—鹰之队 群组: 数学趣味、游戏、IQ等 |
灰色预测常用的是GM(1,1)模型,该模型存在一定的缺陷,修正起来比较麻烦,另外GM(1,1)模型是一种呈指数增长的模型,其预测精度受到原始数据序列光滑离散性的限制,当原始数据序列不够光滑离散时,利用GM(1,1)模型所建立的系统预测模型精度就很差。提高GM(1,1)模型预测精度的方法较多,其中主要是对原始数据序列进行变换,增加离散数据光滑度后再进行预测。常用的改进方法有:指数加权方法、对数变换方法和开n次方变换方法。从预测结果的相对误差来看,对数变换的预测结果为最好,开平方变换的预测结果次之,指数加权变换方法较差。, K; S0 C0 d3 H% K( F) ^
几种灰色预测模型
! e5 N5 ?# J5 ^, R0 `1 ?1 GM(1,1)预测模型[1,2]9 J9 \& J' y0 a3 V% {+ U
GM(1,1)模型是对原始数据序列作一次累加生成,使生成序列呈一定规律,并用典型曲线拟合,建立其数学模型。: [0 D0 u3 _% i( i- x
对已知原始数据序列X(0)={X(0)i}(i=1,2,6 O! d8 e4 L. v8 @# Z: Z, p' J
…,n),首先进行一阶累加生成新序数列X(1)然后按新序数列中数据间的变化规律对X(1)建立白化形式的微分方程
# s* l) q3 A9 j1 \8 d4 D " @! b5 v- j5 U4 I; o
% d- h3 C7 `7 ]" R9 d; o! Z) x
式中 a、u为由最小二乘法确定的参数。' `; _) x+ s2 ^
对X(1)(k)进行逆累加生成还原,可得到X(0)(k)预测值,即为GM(1,1)预测模型
9 E/ r: l! i' F. u! g: f9 }
+ g3 N8 J/ K! G# l3 S( z6 D2 指数加权法4 q0 H9 s) C! l8 [9 I$ ?( E
用指数加权方法改造原始数据序列,然后对新生成的数据序列用GM(1,1)模型预测,最后把预测数据序列还原。具体预测步骤如下:0 Y6 b8 E9 ?8 Q" q# S5 @
①对原始序列{X(0)(t)}按公式Y(0)(t)=αX(0)(t)+(1-α)Y(0)(t-1)(t=1,2,…,N)生成新序列{Y(0)(t)};
$ m) t& k" l. _ E5 v ②对新序列{Y(0)(t)}应用GM(1,1)模型进行预测,得预测序列{Y(0)(t)};- P; V$ z3 Z1 w
③再按公式X(0)(t)=[Y(0)(t)-(1-α)Y(0)(t-1)]/β(t=1,2,…,N,N+1,…,N+L)将序列{Y(0)(t)}还原成序列{X(0)(t)};' {: p. K( N6 }" q2 s" x i
④在上述计算中,根据需要,可以调整α、β的值,以控制预测结果和精度。当α=β=1时,即为原GM(1,1)模型。
; C, _/ j4 @0 J; i 指数加权方法的主要优点是,可以通过调整参数α、β的值来提高预测精度。
# h! }* J, C. m9 }3 对数变换法5 p4 {' q- X2 O, V' H; U
若原数据序列{X(0)(k)}(k=1,2,…,)为不光滑离散数据序列,则对{X(0)(k)}进行对数变换可得到{lnX(0)(k)},这样往往能提高数据序列的光滑度,因而可以用GM(1,1)模型对{lnX(0)(k)}进行预测,最后通过exp{lnX(0)(k)}还原。通过这种方法,可拓广灰色系统预测的范围,提高了预测精度。5 s6 Y6 g, N9 q3 i6 F3 m
4 开n次方变换法
! D% H2 z4 t( h 主要思想是对{X(0)(k)}开n次方变换得到数列{X(0)(k)1/n},对变换后的数列建立GM(1,1)模型,最后通过对预测值求n次幂还原。$ m X" Y* R* E$ m/ q3 |" K% W
2.5 灰色关联多因子预测模型[6~8]
7 g: y& t+ `+ f @. X( f2 B+ B{X(0)i(k)}(k=1,2,…,n;i=1,2,…,h)代表原始数据序列,相应有均值时序和均值累加生成时序。均值时序若与非齐次离散指数函数满意趋势关联,则关联多因子预测模型为
+ ~- P& g" @3 ?+ k+ X
0 j; X& {: {% T' | GX^(1)(t)=AX(1)(t)+U (t≥0)(4)) }9 J+ b1 R' D( X! M
其解为6 |1 p% B( s3 F E0 [7 z
X(1)(k)=eA(k-1)(X(1)+A-1U)-A-1U(5)
5 G& Z+ U! k5 r! o8 {# o b+ g/ C. z, V4 |: ^( Q& |/ E) d
) }0 d9 j d- g还原解为; u$ x9 b0 S9 u2 Y* k+ m- o6 H" }
X(0)(k)=2eA(k-1)(I+e-A)-1(I-e-A)B(6)
) O2 M( g, e4 D- |- C6 `式中 A、B为由最小二乘法确定的参数。 |
zan
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