神经网络及其组合模型在混沌时间序列中的研究和应用

来源 :西北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sheep1230_yuzt1984
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时间序列广泛地存在于自然界中,如气象学、物理学等领域,由于实际时间序列的非线性和非平稳性,使得对时间序列的准确预测仍存在很大的问题。但是准确的预测时间序列对于正常的生产生活非常重要。通常,对于一些复杂系统,由于系统的内部信息都包含着混沌的特性,传统的时间序列预测模型不能完全挖掘系统的特性,这导致预测模型的精度并不理想。为了提高混沌时间序列的预测效果,本文提出了一种基于经验模式分解(EMD)和神经网络(NN)的组合预测模型。主要研究内容包括:首先,学习神经网络和时间序列等相关知识,阅读文献并总结相关方法。基于统计学方法和人工智能方法所提出的预测模型,包括卡尔曼滤波、时间序列模型和人工神经网络等,分析各个模型的优缺点并进行比较,作为本文组合模型提出的必要条件。其次,针对单一模型的局限性,提出一种基于神经网络及其组合模型的混沌时间序列预测模型。该模型利用EMD对原始序列进行分解,根据游程准则将分解后得到的固定模态函数IMFs及趋势项分为“高、中、低”频率。利用模糊一阶转换规则训练的前馈神经网络训练预测高频率IMFs;利用ARIMA模型预测中频IMFs及低频趋势项,将预测的结果进行叠加得到最终的预测结果。最后,将上述模型用于Lorenz-63时间序列和Mackey-Glass时间序列,通过多种误差准则来验证该混合模型预测的有效性。结果表明本文所提出来的EMD-ARIMA-NN-FFOTR模型在预测效果上是优于传统的单一模型,预测数据与真实值非常接近。
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