混沌时间序列预测模型研究.pdf

武汉理工大学
硕士学位论文
混沌时间序列预测模型研究
姓名:周金勇
申请学位级别:硕士
专业:轮机工程
指导教师:高岚
20090601
摘要能够很好地描述非线性系统的运动规律,从而为预测模型的研究开辟了新思路。中实现了法、小数据量法、甈算法和最小二乘法。“凡事预则立,不预则废”,这充分说明了预测在决策中的重要性,但研究对象往往具有复杂性、多样性、不确定性等非线性特征,预测有时是困难的,需要人们根据具体情况不断探索新的预测模型。混沌理论是非线性理论的重要组成部分,它在非线性系统内部貌似无规则的运动中,抓住其对初始条件敏感依赖、非周期变化、存在奇异吸引子等特点,本文将混沌理论应用到时间序列预测当中,在分析混沌时间序列预测模型国内外研究现状的基础上,展开了较为系统和深入的研究,主要研究内容如下:芯苛讼嗫占渲毓估砺邸8菔Фㄒ逄教至嘶煦绲谋局剩芯苛讼空间重构中延迟时间和嵌入维数两个参数的选取问题,在延迟时间选取上,实现了自相关法、平均位移法、复自相关法和互信息量法,在嵌入维数选取上,实现了伪最邻近点法和戏椒ǎ氪送笔迪至肆:涎∪∏度胛脱映时间的瓹方法。芯苛嘶煦缣匦耘斜鸱椒ā7治隽薒甘⒐亓N熵三个重要的混沌系统特征量,从定性、定量两个角度对时间序列混沌特性进行判别,定性判别中实现了功率谱方法和庞加莱截面法,定量判别⒘嘶煦缡奔湫蛄凶允视υげ饽P秃蚏神经网络预测模型。从传统线性预测模型分析入手,发现其内部局限性,研究加权一阶局域法、基于最大指数法等常用的混沌时间序列预测模型,并通过仿真实验证明混沌预测模型的优越性。同时针对常用混沌预测模型无学习能力的问题,建立了基于自适应和窬缋砺鄣牧街中略げ饽P停抡媸笛橹な敌履P吞岣吡预测精度和准确性,也延长了有效预测时间。鲜鱿喙厮惴ㄔ贛砑辖屑桑⒘顺醪降幕煦缡验平台,该平台具有相空间重构、混沌判别、混沌预测三大功能模块,为后续研究提供了试验手段。关键词:混沌,相空间重构,指数,窬武汉理工大学硕士学位论文
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签名:』塑日期:彬研究生┟:竞信独创性声明学位论文使用授权书日期啵甪研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑本人声明,所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文,并向社会公众提供信息服务。导师┟:/
第滦髀研究的目的和意义中最常见的是对时间序列的预测。近年来工业灾害和交通事故频繁发生,气象传统的预测模型主要有动力学模型和数理统计模型,动力学模型是先建立人们已经熟悉的物理规律,如运动的连续方程等,然后对这些模型进行线性简计模型没有考虑非线性作用,而仅仅采用线性模型,因此实际的预测结果很难杂系统,需要引入根据数据序列客观规律本身建模的非线性理论进行研究【縪然界和人类社会中普遍存在,其对初值的敏感特性使得系统输入的变化能迅速地反映在输出中,这一特点表明混沌模型更接近现实世界的情况【俊;煦缋砺鄣所谓预测,是指利用研究对象本身历史的和现状的信息,采用科学的方法和手段,对研究对象尚未发生的未来发展演变规律预先作出科学的判断,预测和水文复杂变化,金融市场剧烈波动,预测理论和方法的研究已成为新的焦点,受到各国学者的广泛重视。化,数值求解,从而达到预测的目的。但是由于一般系统运动过程本身是错综复杂的,对其物理机制难以进行充分了解,特别是简化过程中的假设是否符合实际也值得进一步研究。对于数理统计模型,由于时间序列的复杂性,人们普遍认为这种复杂变化是由于外在随机因素引起的,因而在所讨论系统的确定性基础上加上随机因素,利用随机过程理论,模拟系统的变化规律,以达到预测的目的。但是这一途径只能在概率意义下作出可能性的预测,而大量的数理统全面满足实践的要求。总的来说,它们都先建立数据序列的主观模型,然后根据主观模型进行计算和预测,带有很大的主观性;忽略系统的非线性因素,降低了预测的精度【经仔细分析,当今的自然现象和社会现象的发生是多种因素综合作用的结果,各种因素之间的相互作用具有非线性特性,对于具有