用一种少参数非线性自适应滤波器自适应预测低维混沌时间序列

基于混沌动力系统的相空间延迟坐标重构,利用混沌序列固有的确定性和非线性,提出了用 于混沌时间序列预测的一种少参数非线性自适应滤波预测模型.该预测模型在Volterra自适 应滤波器的基础上引入sigmoid函数来减少待定参数.实验研究表明,这种少参数非线性自适 应滤波预测器仅需用50个样本经20次预训练后,就能有效地预测一些低维混沌序列,且这种 少参数非线性自适应滤波预测器更便于工程实现. 关键词： 混沌 非线性自适应预测 少参数非线性自适应滤波器 自适应算法     

混沌时间序列的自适应高阶非线性滤波预测

根据混沌序列产生的确定性和非线性机制,基于Volterra级数展式和混沌序列高阶奇异谱特征,提出了一种高阶非线性傅里叶红外(HONFIR)滤波预测模型用于混沌时间序列的自适应预测.其自适应算法采用时域正交算法来自适应地跟踪混沌的运动轨迹,而不是重构混沌系统 的全局或局部运动轨迹.实验研究表明：(1)这种HONFIR自适应滤波器能够有效地预测一些超 混沌序列.(2)预测混沌序列的性能与预测模型的非线性拟合能力有关,但并非非线性程度越 高,预测性能就越好.(3)当HONFIR滤波器对混沌序列的非线性拟合精度高时,其自适应预测 的性能与其输入维数的关系不受Takens嵌入定理的约束.(4)HONFIR自适应滤波器具有一定的 抗噪能力. 关键词： 混沌 非线性模型 滤波器     

基于相空间邻域的混沌时间序列自适应预测滤波器(Ⅰ)线性自适应滤波

提出了一种基于相空间邻域的线性自适应滤波算法，将时间域变换到高维重构矢量空间，使 得不可能实现的线性预测变成了可能.实验结果表明：这种基于相空间邻域的线性自适应预 测滤波器能够有效预测一些混沌序列，能够检测到一些混沌载波中的信号，具有去混沌噪声 的能力. 关键词： 混沌时间序列 重构矢量 自适应预测     

混沌时间序列多步自适应预测方法

针对混沌时间序列局域自适应预测方法在多步预测中预测器系数无法调节的问题，根据混沌时间序列的短期可预测性及自适应算法的自适应跟踪混沌运动轨迹的特点，提出了混沌时间序列多步自适应预测方法.仿真结果表明，此方法的多步预测性能明显好于局域自适应预测方法的多步预测性能. 关键词： 多步自适应预测方法 局域自适应预测方法 混沌时间序列     

基于相空间邻域的混沌时间序列自适应预测滤波器(Ⅱ)非线性自适应滤波

根据相空间重构理论、最小均方误差准则和最陡下降原理，提出了一种基于相空间邻域的非线性自适应滤波算法.实验结果表明：这种非线性自适应预测滤波器能够有效预测一些混沌序列，在某种程度上具有抗噪声的能力. 关键词： 混沌时间序列 重构矢量 最小均方误差准则 非线性自适应预测     

用于混沌时间序列自适应预测的一种少参数二阶Volterra滤波器

研究了二阶Volterra滤波器的一种乘积耦合近似实现结构及其非线性NLMS自适应算法,并用这种少参数二阶Volterra滤波器(RPSOVF)研究了一些混沌信号的非线性自适应预测性能.仿真研究结果表明:所给出的非线性NLMS自适应算法能够保证这种RPSOVF的稳定性和收敛性,且RPSOVF用这种非线性NLMS自适应算法能够自适应预测一些混沌时间序列. 关键词： 混沌 非线性自适应预测 Volterra滤波器 非线性NLMS自适应算法     

一种基于三阶Volterra滤波器的混沌时间序列自适应预测方法

基于Takens的相空间延迟坐标重构,研究了用于混沌信号预测的三阶Volterra滤波器的一种乘积耦合近似实现结构,并应用于典型的低维混沌时间序列和具有高维混沌特性的EEG信号的预测.数值研究表明:这种滤波器结构对于低维混沌时间序列的预测精度可以比二阶Volterra滤波器提高103倍,而且能够较好地对一些具有高维混沌特性的EEG信号进行预测 关键词： 混沌 非线性自适应预测 三阶Volterra滤波器 electroencephalography信号     

短时交通流复杂动力学特性分析及预测

为揭示短时交通流的内在动态特性,利用非线性方法对交通流混沌特性进行识别,为短时交通流的预测提供基础.基于混沌理论对交通流时间序列进行相空间重构,利用C-C算法计算时间延迟和嵌入维数,采用Grassberger-Procaccia算法计算吸引子关联维数,通过改进小数据量法计算最大Lyapunov指数来判别交通流时间序列的混沌特性.针对局域自适应预测方法在交通流多步预测中预测器系数无法调节的问题,提出了交通流多步自适应预测方法.通过实测数据计算,结果表明:2,4和5 min三种统计尺度的交通流时间序列均具有混沌特性;改进的小数据量法能够准确地计算出最大Lyapunov指数;构建的交通流多步自适应预测模型能够有效地预测交通流量的变化.为智能交通系统诱导和控制提供了依据.     

Robust Blind Adaptive Channel Equalization in Chaotic Communication Systems

Based on the bounded property and statistics of chaotic signal and the idea of set-membership identification, we propose a set-membership generalized least mean square （SM-GLMS） algorithm with variable step size for blind adaptive channel equalization in chaotic communication systems. The steady state performance of the proposed SM-GLMS algorithm is analysed, and comparison with an extended Kalman filter （EKF）-based adaptive algorithm and variable gain least mean square （VG-LMS） algorithm is performed for blind adaptive channel equalization. Simulations show that the proposed SM-GLMS algorithm can provide more significant steady state performance improvement than the EKF-based adaptive algorithm and VG-LMS algorithm.     

供热负荷时间序列混沌特性分析及预报模型研究

为揭示供热负荷时间序列蕴含的内在动态特性,采用非线性分析方法对供热负荷时间序列混沌特性进行识别.以集中供热热源和热力站负荷时间序列为研究对象,进行相空间重构,求得了饱和关联维数和最大Lyapunov指数,验证了供热负荷时间序列的混沌特性,为供热负荷预报研究提供了混沌理论基础.针对现有供热负荷预报方法多为主观模型方法,本文提出了一种基于Volterra自适应滤波器的供热负荷预报方法,该方法不必事先建立主观模型,而直接根据负荷序列本身的特性进行预报,避免了负荷预报的人为主观性.最后,给出了供热负荷预报算例,仿真结果表明二阶Volterra自适应滤波器模型预报精度较高,可满足供热工程节能控制及热力调度的需要. 关键词： 供热节能 负荷预报 混沌 Volterra自适应滤波器     

Neural Volterra filter for chaotic time series prediction

A new second-order neural Volterra filter （SONVF） with conjugate gradient （CG） algorithm is proposed to predict chaotic time series based on phase space delay-coordinate reconstruction of chaotic dynamics system in this paper, where the neuron activation functions are introduced to constraint Volterra series terms for improving the nonlinear approximation of second-order Volterra filter （SOVF）. The SONVF with CG algorithm improves the accuracy of prediction without increasing the computation complexity. Meanwhile, the difficulty of neuron number determination does not exist here. Experimental results show that the proposed filter can predict chaotic time series effectively, and one-step and multi-step prediction performances are obviously superior to those of SOVF, which demonstrate that the proposed SONVF is feasible and effective.     

混沌时间序列的局域高阶Volterra滤波器多步预测模型

依据相空间邻近轨道演化相似性特点建立训练模式,提出了基于自适应高阶非线性Volterra滤波器（HONFIR）的混沌时间序列多步预测模型（MSP-HONFIR）;通过定义距离相似度、趋势相似度来衡量轨道演化相似度,提出了混沌吸引子邻近轨道判别的新方法;从模型训练充分性角度出发探讨了MSP-HONFIR滤波器模型训练集规模控制的依据.数值研究表明MSP-HONFIR滤波器模型的多步预测性能优于原有HONFIR滤波器模型. 关键词： 混沌 非线性自适应预测 Volterra滤波器模型 训练模式     

Adaptive step-size modified fractional least mean square algorithm for chaotic time series prediction

This paper presents an adaptive step-size modified fractional least mean square （AMFLMS） algorithm to deal with a nonlinear time series prediction. Here we incorporate adaptive gain parameters in the weight adaptation equation of the original MFLMS algorithm and also introduce a mechanism to adjust the order of the fractional derivative adaptively through a gradient-based approach. This approach permits an interesting achievement towards the performance of the filter in terms of handling nonlinear problems and it achieves less computational burden by avoiding the manual selection of adjustable parameters. We call this new algorithm the AMFLMS algorithm. The predictive performance for the nonlinear chaotic Mackey Glass and Lorenz time series was observed and evaluated using the classical LMS, Kernel LMS, MFLMS, and the AMFLMS filters. The simulation results for the Mackey glass time series, both without and with noise, confirm an improvement in terms of mean square error for the proposed algorithm. Its performance is also validated through the prediction of complex Lorenz series.     

A modified fractional least mean square algorithm for chaotic and nonstationary time series prediction

A method of modifying the architecture of fractional least mean square （FLMS） algorithm is presented to work with nonlinear time series prediction. Here we incorporate an adjustable gain parameter in the weight adaptation equation of the original FLMS algorithm and absorb the gamma function in the fractional step size parameter. This approach provides an interesting achievement in the performance of the filter in terms of handling the nonlinear problems with less computational burden by avoiding the evaluation of complex gamma function. We call this new algorithm as the modified fractional least mean square （MFLMS） algorithm. The predictive performance for the nonlinear Mackey glass chaotic time series is observed and evaluated using the classical LMS, FLMS, kernel LMS, and proposed MFLMS adaptive filters. The simulation results for the time series with and without noise confirm the superiority and improvement in the prediction capability of the proposed MFLMS predictor over its counterparts.     

混沌信号自适应协同滤波去噪

混沌信号协同滤波去噪算法充分利用了混沌信号的自相似结构特征,具有良好的信噪比提升性能.针对该算法的滤波参数优化问题,考虑到最优滤波参数的选取受到信号特征、采样频率和噪声水平的影响,为提高该算法的自适应性使其更符合实际应用需求,基于排列熵提出一种滤波参数自动优化准则.依据不同噪声水平的混沌信号排列熵的不同,首先选取不同滤波参数对含噪混沌信号进行去噪,然后计算各滤波参数对应重构信号的排列熵,最后通过比较各重构信号的排列熵,选取排列熵最小的重构信号对应的滤波参数为最优滤波参数,实现滤波参数的优化.分析了不同信号特征、采样频率和噪声水平情况下滤波参数的选取规律.仿真结果表明,该参数优化准则能在不同条件下对滤波参数进行有效的自动最优化,提高了混沌信号协同滤波去噪算法的自适应性.     

混沌通信系统中非线性信道的自适应组合神经网络均衡

针对混沌通信系统的非线性信道干扰问题,基于混沌信号重构理论和函数型连接神经网络理论,提出了一种横向滤波器与函数型连接神经网络组合(combination of transversal filter and functional link neural network,CFFLNN)的自适应非线性信道均衡器,并给出基于低复杂度归一化最小均方(NLMS)的自适应算法,并对该均衡器的稳定性以及收敛条件进行了分析.该非线性自适应均衡器充分利用了横向滤波器的快速收敛,以及函数型连接神经网络通过增大输入空间提高非线性逼近能力的特点,进一步提高均衡器的收敛速度和降低稳态误差.仿真研究表明：所提出的非线性自适应均衡器能够有效地消除线性和非线性信道干扰,均衡器输出信号能反映出混沌信号的特性,具有良好的抗干扰性能;且该均衡器的结构简单,收敛稳定性较好,易于工程实现. 关键词： 非线性信道 自适应均衡器 混沌吸引子 神经网络     

一种新型广义RBF神经网络在混沌时间序列预测中的研究

提出了一种新颖的广义径向基函数神经网络模型,其径向基函数(RBF)的形式由生成函数确定.然后,给出了易实现的梯度学习算法,同时为了进一步提高网络的收敛速度和网络性能,又给出了基于卡尔曼滤波的动态学习算法.为了验证网络的学习性能，采用基于卡尔曼滤波算法的新型广义RBF网络预测模型对Mackey-Glass混沌时间序列和Henon映射进行了仿真.结果表明,所提出的新型广义RBF神经网络模型能快速、精确地预测混沌时间序列,是研究复杂非线性动力系统辨识和控制的一种有效方法. 关键词： 广义径向基函数神经网络 卡尔曼滤波 梯度下降学习算法 混沌时间序列 预测     

连续混沌系统的非线性自适应预测跟踪控制

基于混沌时间序列的非线性自适应预测原理,用一种sigmoid-Volterra自适应预测滤波器研究了连续混沌系统的非线性自适应预测跟踪控制.通过对Lorenz,R?ssler等典型混沌系统的控制,仿真证实了这种sigmoid-Volterra自适应预测控制器的有效性.这种方法的优点在于它既不需要知道精确的混沌系统模型,也不需要进行系统模型辨识. 关键词： 混沌 sigmoid-Volterra自适应预测滤波器 非线性自适应预测跟踪     

混沌背景中信号参数估计的新方法

怎样提取混沌背景中信号的参数具有重要意义.在重构的相空间中,叠加有其他信号的混沌信号时间序列重构的点集会偏离混沌吸引子所在光滑流形,依据这一性质并综合利用混沌背景中信号本身的特性,提出一种参数估计的新方法：最小相对奇异值(MRSV)法.该方法先建立逆滤波器,由其输出重构相空间,然后改变其参数,使输出信号在嵌入空间中作局部奇异值分解的相对奇异值最小,来实现参数估计.AR模型参数和正弦信号频率估计的仿真结果验证了该方法的有效性. 关键词： 混沌 参数估计 最小相对奇异值(MRSV) 逆滤波器     

基于独立成分分析和经验模态分解的混沌信号降噪

基于经验模态分解和独立成分分析去噪的特点,提出了一种联合独立成分分析和经验模态分解的混沌信号降噪方法. 利用经验模态分解对混沌信号进行分解,根据平移不变经验模态分解的思想构造多维输入向量, 通过所构造的多维输入向量和独立成分分析对混沌信号的各层内蕴模态函数进行自适应去噪处理; 将处理后的所有内蕴模态函数进行累加重构,从而得到降噪后的混沌信号. 仿真实验中分别对叠加不同强度高斯噪声的Lorenz混沌信号及实际观测的月太阳黑子混沌序列进行了研究, 结果表明本文方法能够对混沌信号进行有效的降噪,而且能够较好地校正相空间中点的位置, 逼近真实的混沌吸引子轨迹. 关键词： 独立成分分析 经验模态分解 混沌信号 降噪