灰色GM(1,1)预测模型及拓展研究进展

灰色预测是一种不确定性系统预测理论,以GM(1,1)为基础的预测模型得到较多关注与研究.针对GM(1,1)及相关拓展和改进模型,总结近年来主要研究成果,从预测精确度研究、模型适应性研究、模型结构拓展、冲击扰动预测四个方面对相关文献进行综述,梳理灰色预测领域重要成果,探讨有待深入研究的问题并提出灰色预测理论未来发展建议.     

灰色预测GM(1,1)模型的一点改进

讨论了灰色预测GM(1,1)模型理论上存在的一些问题,认为在解微分方程dXdt(1)+aX(1)=b进行预测公式推导时,把-X1(1)=X11作为已知条件来确定微分方程的解是不合理的,而应根据实际情况,不局限于{X(1)(k)}序列,直接从最后的平均相对误差ε-=n1∑k=n1ε(k)入手,将-ε看作是常数cm的函数,求出满足Min{-ε(cm)}的cm值即可,并在此基础上推导出cm的计算公式,形成新的灰色预测公式,从而进一步提高预测精度,最后经过实例验证新的预测公式的正确性及可行性.     

基于GM(1,1)水泥产量预测模型

运用灰色系统理论中的GM(1,1)灰色预测模型,以全国近7年来的水泥产量为例,对其未来几年的生产状况进行科学预测,为今后的生产提供科学依据.     

GM(1,1)模型在高校选修课开课规模中的应用

针对多所高校普遍存在的选修课供求比例失衡、课程资源配置不够合理等问题,笔者以浙江某高校的历史选课数据为例,利用GM(1,1)灰色预测模型对高校选修课开课数量及其规模进行了预测,并对比了四种模型的预测误差,结果表明二阶算子作用序列下的预测数据可信度较高,并以此为基础讨论了不同类型选修课布局及课程计划管理.     

灰色GM(1,1)模型研究综述

GM(1,1)是灰色预测理论的核心模型和基础模型.从累加生成方法、初值优化、背景值优化、参数估计方法、模型性质和模型拓展的视角,梳理了GM(1,1)模型的研究进展.明确了有待进一步研究的问题,对GM(1,1)模型的未来研究方向提出了建议.     

灰色预测GM(1,1)模型的改进及应用

应用自动寻优定权的方法和最小二乘法,研究了灰色系统理论中灰色预测GM(1,1)模型的预测公式的形成过程,发现灰色预测GM(1,1)模型在形成预测公式时对背景值和初始值的规定是不尽合理的,且现有的改进方法对灰色预测GM(1,1)模型的改进还不尽完善.为了提高灰色预测GM(1,1)模型的预测精度,提出并使用自动寻优定权对背景值进行选择,基于最小二乘法原理对灰色预测GM(1,1)模型的初始值进行改进.实例结果表明,提出的改进方法是有效和完善的,对灰色预测GM(1,1)模型的预测精度也有较大的提高.     

GM(1,1)模型预测精度仿真分析

基于GM(1,1)模型的灰色预测具有独特优点.从GM(1,1)建模数据的选择入手,应用数值仿真方法,针对具有不同发展系数和偏离度的大量模拟序列研究了建模维数与预测精度之间的关系.研究结果给出了不同情况下的最佳建模维数和预测精度期望值,为GM(1,1)建模提供了有益的指导信息.     

一种改进的GM(1,1)预测模型在大气中臭氧含量分析中的应用

把GM(1,1)模型求解中的B矩阵进行了改进,以此利用GM(1,1)模型针对大气中的臭氧含量进行分析和预测.根据预测误差分析,预测结果跟实际情况吻合很好,预测结果见文中表5;误差情况见文中表6,相对误差在6%以内,说明利用改进的GM(1,1)模型对大气中的臭氧含量进行预测效果很好。     

GM(1,1)模型灰色作用量的优化

通过把GM(1,1)模型中的灰色作用量b改进为动态的b_1+b_2k,从而构建了对灰色作用量优化的GM(1,1)模型.通过实例的验证以及与GM(1,1)模型对比,发现优化的GM(1,1)模型的模拟精度和预测精度均较高.     

利用GM(1,1)模型预测曲线波形

针对给出的函数y=f(x),x∈[a,b],将其值域进行n等分,设yi为其中任一分点,对应x=xi(i=1,2,…,m),用GM(1,1)模型对序列{x1,x2,…,xm}进行预测,得到曲线y=f(x)在下一段时间与直线y=yi的交点位置.当GM(1,1)模型的误差较大时,可利用带有残差修正的GM(1,1)模型进行残差修正,以提高GM(1,1)模型预测值的精确度.     

基于模糊GM(1,1)模型的时间序列预测

提出了一种模糊GM(1,1)预测模型,即FGM(1,1)模型,该方法是在GM(1,1)模型中引入模糊成员函数,通过模糊成员函数对时间序列数据进行模糊化,达到数据优化选择,实现历史数据"重近轻远"的预测效果.仿真结果表明所提出的预测方法有效可靠,为提高预测精度提供了新的途径.     

优化白化方程的GM(1,1)模型

通过对GM(1,1)模型的原始形式的分析,得到与之等价的差分方程,然后把差分方程连续化得到微分方程,并定义为GM(1,1)模型的白化方程,最后通过实例验证了新模型的有效性.     

灰色GM(1,1)模型的改进模型在房地产价格指数预测中的应用

提出了一种结合非线性回归技术的灰色GM(1,1)模型的改进模型.利用我国的房地产价格指数预测作为研究对象,用以验证所提方法的有效性和准确性.根据实证结果,说明了新的改进模型有效提高了经典灰色模型的预测精度.     

灰色系统预测模型GM(1,1)背景值重构研究

分析了灰色系统预测模型GM(1,1)对高增长指数序列建模适应性较差的原因,通过重构背景值计算公式,建立了一个适应性极强的灰色系统预测模型NGM(1,1),该模型具有对建模结果进行优化的能力.算例结果表明该模型对低增长指数序列和高增长指数序列建模都能获得最佳的拟合和预测精度,对经济、工程和自动控制等领域中的预测问题有较高的理论价值和实践意义.     

一类GM(1,1)模型白化方程的优化

利用灰色模型的指数特性,对一类灰作用量优化的GM(1,1)模型,通过积分构建合适的背景值,并把白化方程中灰作用量b_1+b_2t改进为(b_1+0.5b_2)+b_2t,同时采用灰色系统理论的新信息原理,进而得到优化的GM(1,1)灰色模型.实例计算表明改进模型具有良好的模拟预测精度,特别对于指数序列模拟和预测精度几乎达到100%,对指数序列来讲是一种比较优秀的拟合和预测模型.     

单调序列的非齐次GM(1,1)模型

GM(1,1)模型的白化解为齐次指数形式,而一般数据呈非齐次指数形式,存在形式上的差异.本文运用非齐次级比与非齐次指数函数的对应关系,对原始序列中相邻数据做差处理,得到新的序列,将非齐次指数序列转换为齐次指数序列,再建立GM(1,1)模型.实例表明,运用初值优化和非齐次化能提高GM(1,1)模型的精度.     

灰色振荡序列GM(1,1)模型及在城市用水中的应用

GM(1,1)模型是城市用水量预测的一种有效的方法,但利用GM(1,1)模型难以反映序列的随机波动性。本文提出的平移变换和几何平均变换方法,不仅能构造更适合建立GM(1,1)模型的单调递增序列,也能有效地弱化原始序列的随机性,并保持其单调性,使其变化梯度趋于平缓。通过大连市2000～2006年用水量的预测结果表明,此方法能够反映出城市用水量所具有的波动特性,提高GM(1,1)模型的预测精度,可应用于对灰色振荡序列建立GM(1,1)模型,从而扩大了GM(1,1)模型的应用范围。     

组合GM(1,1)幂模型及其应用

GM(1,1)幂模型是灰色Verhulst模型的推广.由于初始条件选取影响GM(1,1)幂模型的精度,将平均相对误差函数分别看成是幂指数、发展系数、灰作用量的函数,利用蚁群算法进行参数辨识,从而建立多个单项GM(1,1)幂模型.利用这些单项模型建立了线性组合GM(1,1)幂模型,组合权系数利用最大相对误差最小化原则采用粒子群算法确定.实例表明,组合GM(1,1)幂模型的建模精度高于传统GM(1,1)幂模型,同时也说明方法是有效的和可行的,具有重要的理论意义.