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模式识别与智能计算的MATLAB实现
1.15.5.1 13.5.1 GM(1,1)模型
13.5.1 GM(1,1)模型

给定数列

X0=(x0(1),x0(2),…,x0(n))

X1=(x1(1),x1(2),…,x1(n))

Z1=(Z1(1),Z1(2),…,Z1(n))

其中,x0(k)为原始数据序列;X1为X0的1-AGO序列;Z1(k)=0.5x1(k)+0.5x1(k-1)为X1的近邻生成序列。称方程x0(k)+aZ1(k)=b为灰微分方程,其中-a为发展灰数,反映了序列的发展趋势;b为内生控制灰数,它反映了数据变化的关系,其确切内涵是灰色的。

alt=(a,b)为参数列,令

alt

则灰微分方程x0(k)+aZ1(k)=b的最小二乘估计参数列满足

alt=(BTB)-1BTY

给定数列X0=(x0(1),x0(2),…,x0(n)),X1为X0的1-AGO序列,Z1为X1的紧邻生成序列,称

alt

为灰微分方程的白化方程,也称影子方程;其解

alt

称为时间响应函数。

GM(1,1)灰微分方程x0(t)+aZ1(t)=b的时间响应序列为

alt

取x(1)(0)=x(1)(1),则

alt

还原值为

alt

通过大量的实际问题验证,对于GM(1,1)的使用范围如下:

·当-a≤0.3时,可用于中长期预测;

·当0.3<-a≤0.5时,可用于短期预测,中长期预测慎用;

·当0.5<-a≤0.8时,作短期预测应十分谨慎;

·当0.8<-a≤1时,应采用残差修正GM(1,1)模型;

·当-a>1时,不宜采用GM(1,1)模型。