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数学模型–预测模型、BP神经网络预测


灰色预测GM(1,1)模型的原理

灰色系统

GM(1,1)模型 : grey model

一阶微分,一个变量。

通过累加生成削弱随机性的较有规律的新的离散数据列。

GM(1,1)原理

详细参考PPT



准指数规律的检验

发展系数与预测

GM(1,1)模型的评价

残差检验


真实值减去预测值

级比偏差检验

什么时候用灰色预测

灰色预测的例题


1.如果有季节性,一定要用时间序列分解一下。
2.将数据分为训练和实验组,然后就可以进行预测。
用不同模型进行建模
这样子我们有真实的数据,可以和预测的数据进行比较。
然后看SSE误差平方和哪个最小。
3.选择误差小的模型,然后用全部的数据进行建模,并预测。
4.画出原来数据的时间序列图和预测后的数据的时间序列图,看看预测的未来趋势是否合理。

GM(1,1)灰色预测代码的讲解

灰色预测思路


1.查看时间序列图的数据的趋势是什么样的,是不是平稳的?
灰色预测模型要求非负序列,不允许负数的存在。
期数如果小于4期,预测的可靠性较低。所以设置为4。


2.x(1)序列是否满足准指数规律,因为GM(1,1)模型的本质就是对指数的拟合。
指标1:如果大部分的数据都落在0到0.5之间,那么我们就认为它通过了准指数规律检验。
指标2:除去2个时期。
一般情况指标1大于 60% ,指标2大于90%


3.输入0,就会不满足准指数规律,程序终止。


4.用户输入需要预测的后续期数。

因为期数较少,所以不需要训练组和实验组,直接使用三种GM模型进行预测,然后求平均。

取最后2期为试验组,用来预测的。然后用三种GM模型预测。利用真实值和预测值的2期数据,分别计算出三个模型的SSE,选择误差平方SSE和最小的模型作为我们建模的模型。

数据期数大于7,则取3个试验组,用来预测。方法同上。


5.绘制出图形,看看结果的趋势是否合理,然后进行残差检验和级比偏差检验


原始数据放在次坐标轴。

灰色预测代码 参考main.m

参考pdf ,matlab代码

简单介绍神经网络用于预测的应用

万金油的神经网络
可以通过参考别人的神经网络,里面的一些原理,然后改一改。

工具箱操作 – 参考pdf40页

neural net fitting.


选择的算法一般用第一个或者第三个。

最佳模型,第16次。

回归结果

真实值和预测值进行了回归。


神经网络存在过拟合的问题。

我对于预测模型的一些看法以及本节的作业

什么叫好的预测模型?

推荐拟合算法进行预测。(或者时间序列等较神经网络来说没有那么复杂的模型。)
因为它有一个具体的表达式,表达式可以自己定义。custom

画流程图

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