10.1灰色预测理论10.2GM(1,1)模型10.3GM(1,1)残差模型及.ppt

10 灰色预测法 * 10.1 灰色预测理论 10.2 GM(1,1)模型 10.3 GM(1,1)残差模型及GM (n, h)模型 回总目录 10.1 灰 色 预 测 理 论 一、灰色预测的概念 （1）灰色系统、白色系统和黑色系统 白色系统是指一个系统的内部特征是完全 已知的，即系统的信息是完全充分的。 回总目录 回本章目录 黑色系统是指一个系统的内部信息对外界 来说是一无所知的，只能通过它与外界的 联系来加以观测研究。 灰色系统内的一部分信息是已知的，另一 部分信息是未知 的，系统内各因素间有不 确定的关系。 回总目录 回本章目录 灰色预测法是一种对含有不确定因素的系 统进行预测的方法。 灰色预测是对既含有已知信息又含有不确定 信息的系统进行预则，就是对在一定范围内 变化的、与时间有关的灰色过程进行预测。 （2）灰色预测法 回总目录 回本章目录 灰色预测通过鉴别系统因素之间发展趋 势的相异程度，即进行关联分析，并对 原始数据进行生成处理来寻找系统变动 的规律，生成有较强规律性的数据序列， 然后建立相应的微分方程模型，从而预 测事物未来发展趋势的状况。 回总目录 回本章目录 灰色预测法用等时距观测到的反映预测对 象特征的一系列数量值构造灰色预测模型， 预测未来某一时刻的特征量，或达到某一 特征量的时间。 回总目录 回本章目录 （3）灰色预测的四种常见类型 ? 灰色时间序列预测 即用观察到的反映预测对象特征的时间序列来构造灰色预测模型，预测未来某一时刻的特征量，或达到某一特征量的时间。 ? 畸变预测 即通过灰色模型预测异常值出现的时刻，预测异常值 什么时候出现在特定时区内。 回总目录 回本章目录 系统预测 通过对系统行为特征指标建立一组相互关联的灰色预测模型，预测系统中众多变量间的相互协调关系的变化。 拓扑预测 将原始数据做曲线，在曲线上按定值寻找该定值发生的所有时点，并以该定值为框架构成时点数列，然后建立模型预测该定值所发生的时点。 回总目录 回本章目录 二、生成列 为了弱化原始时间序列的随机性，在 建立灰色预测模型之前，需先对原始时间 序列进行数据处理，经过数据处理后的时 间序列即称为生成列。 回总目录 回本章目录 累加 累加是将原始序列通过累加得到生成列。 灰色系统常用的数据处理方式有累加 和累减两种。 （1）数据处理方式 回总目录 回本章目录 累加的规则: 将原始序列的第一个数据作为生成 列的第一个数据，将原始序列的第二个 数据加到原始序列的第一个数据上，其 和作为生成列的第二个数据，将原始序 列的第三个数据加到生成列的第二个数 据上，其和作为生成列的第三个数据， 按此规则进行下去，便可得到生成列。 回总目录 回本章目录 记原始时间序列为： 生成列为： 上标1表示一次累加，同理，可作m次累加： 回总目录 回本章目录 对非负数据，累加次数越多则随机性弱化 越多，累加次数足够大后，可认为时间序 列已由随机序列变为非随机序列。 一般随机序列的多次累加序列，大多可用 指数曲线逼近。 回总目录 回本章目录 累减 将原始序列前后两个数据相减得到累减生成列 累减是累加的逆运算，累减可将累加生成 列 还原为非生成列，在建模中获得增量信息。 一次累减的公式为： 回总目录 回本章目录 三、关联度 关联度分析是分析系统中各因素关联程度的方法，在计算关联度之前需先计算关联系数。 （1）关联系数 设 则关联系数定义为： 回总目录 回本章目录 式中： 为第k个点 ρ称为分辨率，0ρ1,一般取ρ=0.5； 对单位不一，初值不同的序列，在计算相关系数前应首先进行初始化，即将该序列所有数据分别除以第一个数据。 的绝对误差； 和 为两级最小差； 为两级最大差； 回总目录 回本章目录 （2）关联度 和 的关联度为： 回总目录 回本章目录 一个计算关联度的例子 工业、农业、运输业、商业各部门的行为数据如下： 工业 农业 运输业 商业 参考序列分别为 ，被比较序列为 , 试求关联度。 回总目录 回本章目录 解答： 以 为参考序列求关联度。 第一步：初始化，即将该序列所有数据分别 除以第一个数据。得到： 回总目录 回本章