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首页小样本系统时滞GM(1,?)模型:有效性与应用验证
本文主要探讨了多变量时滞GM(1,?)模型在小样本系统建模中的应用,特别是在存在时滞因果关系的情况下。作者针对这类问题提出了一个创新的灰色多变量时滞GM(1,?)模型,并提供了一种求解方法。模型的设计旨在处理当相关变量累加序列变化较大时,传统上假设的驱动项作为灰常量可能不再适用的情况。这种情况下,作者提出了一个派生模型,以适应这种变化。 时滞GM(1,?)模型的核心在于考虑时间延迟对系统动态的影响,这对于许多实际系统,如经济、工程和控制系统,都是非常重要的,因为在这些系统中,过去的决策或事件可能会对未来状态产生显著影响,而不仅仅是当前输入。模型的有效性通过数值仿真和实例分析得到了验证,结果显示,该模型在描述和预测具有时滞特征的小样本数据系统的行为上表现出色。 值得注意的是,当忽略相关因素的时滞作用时,时滞GM(1,?)模型会简化为经典的GM(1,?)模型,这表明了时滞效应的重要性,同时也展示了新模型的灵活性,可以根据实际情况进行调整。因此,对于那些依赖于历史数据和时序关系的预测任务,时滞GM(1,?)模型提供了更精确和全面的解决方案。 本文的研究不仅拓展了灰色系统理论在时滞系统建模领域的应用,也为实际问题提供了实用的工具。通过引入时滞参数和对模型的改进,时滞GM(1,?)模型能够更好地捕捉复杂系统中的动态行为,从而提高预测精度和决策制定的效果。对于从事控制与决策、灰色系统研究以及相关领域工作的专业人士来说,这篇文章提供了有价值的新思路和技术支持。
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第 30 卷 第 12 期
Vol. 30 No. 12
控 制 与 决 策
Control and Decision
2015 年 12 月
Dec. 2015
多变量时滞 GM(1,𝑁 ) 模型及其应用
文章编号: 1001-0920 (2015) 12-2298-07 DOI: 10.13195/j.kzyjc.2014.1153
王 正 新
(浙江财经大学 a. 经济与国际贸易学院,b. 中国金融研究院,杭州 310018)
摘 要: 针对具有时滞因果关系的小样本系统建模问题, 提出一种灰色多变量时滞 GM(1,𝑁 ) 模型及其求解方法; 考
虑到相关变量累加序列变化量较大的情形下, 驱动项不能被视为灰常量的问题, 给出了时滞 GM(1,𝑁 ) 模型的一种派
生模型. 在此基础上, 通过数值仿真和实例分析验证了新模型的有效性. 数值结果表明: 时滞 GM(1,𝑁 ) 模型能够较好
地描述和预测含时滞特征的小样本数据系统的运行规律, 不考虑相关因素的时滞作用时, 时滞 GM(1,𝑁 ) 模型退化为
经典的 GM(1,𝑁 ) 模型.
关键词: 灰色系统;GM(1,𝑁 ) 模型;时滞;预测
中图分类号: N941.5 文献标志码: A
Multivariable time-delayed GM(1, 𝑁 ) model and its application
WANG Zheng-xin
(a. School of Economics & International Trade,b. China Academy of Financial Research,Zhejiang University of Finance
& Economics,Hangzhou 310018,China.E-mail:jenkin226@163.com)
Abstract: As to the modeling problems in small sample systems with time-delay causality, the multivariable grey time-delay
GM(1,𝑁 ) model and its solving method are proposed. Considering that driving items in the model can not be seen as grey
constants when the accumulative sequences of relevant variables change significantly, a derived GM(1,𝑁 ) model with time-
delay is further deduced. On this basis, the effectiveness of the new model is verified by the numerical simulation and actual
examples. Results show that the time-delay GM(1,𝑁 ) model can better describe and predict delay characteristics of systems
with small sample data. The time-delay GM(1,𝑁 ) model degenerates to the traditional one without considering the factor of
time-delay.
Keywords: grey system;GM(1,𝑁 ) model;time-delay;modeling;forecasting
0 引引引 言言言
变量之间因果作用的时滞现象广泛存在于现实
经济社会系统中, 例如: 从投资到产出、从发现需求到
生产、从生产到消费的过程均具有系统延迟特征. 在
具有大样本数据的条件下, 应用统计建模方法可以对
时滞现象进行描述, 相关理论和方法体系较为成熟并
得到了广泛的应用; 在小样本数据条件下, 相关研究
工作难以在概率统计理论框架体系下展开. 我国著名
学者邓聚龙教授提出的灰色系统理论
[1]
为解决“小样
本, 贫信息”系统的建模、预测和控制问题提供了一种
有效的途径.
GM(1,𝑁) 模型
[1-3]
是多变量灰色系统建模方法的
基本模型, 该模型中包含一个系统行为变量和 𝑁 − 1
个影响因子变量, 常用于分析多个影响因子变量对系
统行为变量的作用; 在已知影响因子变量的变化趋
势的情形下, 还可以对系统行为变量作预测. 邓聚龙
教授
[1]
首先提出了多变量灰色 GM(1,𝑁) 模型, 并将其
用于湖北省某城市的经济、科技、社会协调发展规划.
Kung 等
[4]
比较了 GARCH 模型和 GM(1,𝑁 ) 模型在金
融市场预测中的表现, 发现 GM(1,𝑁) 预测方法具有
较高的鲁棒性, 但其预测能力明显弱于 GARCH 模型.
事实上, 邓聚龙教授已在文献 [1] 中指出, 尽管 GM(1,
𝑁) 模型自身具有动态特性, 但由于它不具有全信息
而一般不适合预测; Tien 等
[5]
的研究发现, GM(1,𝑁 )
模型在预测中容易出现大误差的现象, 并用实验数
据验证了邓聚龙教授的观点. 所以, 目前直接应用
GM(1,𝑁) 模型的研究大都主要集中在经济社会系统
的静态分析上
[6-8]
.
收稿日期: 2014-07-23;修回日期: 2014-10-22.
基金项目: 国家自然科学基金项目(71101132, 71271086, 71301061, 71571157);浙江省自然科学基金项目(LY15G010005).
作者简介: 王正新(1981−), 男, 副教授, 博士, 从事小样本时间序列预测、数量经济学等研究.
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