预测方法与技术：灰色系统模型

用灰色模型进行数学建模-数学建模中的灰色方法

数学建模中的灰色方法在数学建模的过程中，常常遇到一些诸如：人在数学建模的过程中，常常遇到些诸如：人口模型、全国的物资调运、运输、生产销售等问题，其中有许多信息都无法确定，要建立这样的模型很困难。

量化分析方法大都是现有的系统分析方法—量化分析方法，大都是数理统计方法但这种方法多用于少因素的、线性的情形。

对于多因素的、非线性的则难以处理。

的情形对于多因素的非线性的则难以处理针对这些不足，邓聚龙教授创立了一种就数找数的方法，即灰色系统生成法。

创立灰色系统的数的方法即灰色系统生成法创立学科体系和灰色系统“概念与公理体系”，提出理论灰建模理论并创灰生成空间、灰关联空间理论、灰建模理论并创立灰预测理论及方法体系。

一、灰色系统.定义：系统作为一个包含若干相互关联、相互制约的任意种类元素组成的具有某种特定功能的整体系任意种类元素组成的具有某种特定功能的整体。

系统内部存在有物质流、信息流、能量流。

系统（根据信息明确程度）黑色系统（信息毫无所知或知之甚少）灰色系统（既含有已知信息又有未知信息）白色系统（信息完全明确）（）灰色系统公理：（一）灰色系统公理：1.信息不完全、不确定的解是非唯一的；（解的非唯一性原理）22.信息是认识的根据；（认识根据原理）3.灰色系统理论的特点是充分开发利用已占有的“最小信息”；最小信息原（最小信息原理）4.新信息对认识的作用大于老信息；（新信息优先原理）（二）灰色系统的描述：灰色系统用灰色参数、灰色方程、灰色矩阵、灰色度等综灰色系统用灰色参数灰色方程灰色矩阵灰色度等综合描述，其中灰数是灰色系统的基本单元。

1.灰色参数（灰数）灰数是那些只知道大概范围而不知其确切值的数（只知道部分数学特征而不知道具体数值的参数）（只知道部分数学特征，而不知道具体数值的参数）。

例如：“某人的身高约为170cm 、体重大致为60kg”，这里的“（约为））”“60”都是灰数这里的（约为）170（cm ）、60都是灰数，分别记为、。

灰色预测模型及其应用

x(1) (5) x(1) (5) x(1) (4) 34 27 7， x(1) (4) x) (3) x(1) (3) x(1) (2) 17 9 8， x(1) (2) x(1) (2) x(1) (1) 9 6 3， x(1) (1) x(1) (1) x(1) (0) 6 0 6. 归纳上面的式子得到如下结果：一次后减 x(1) (i) x(1) (i) x(1) (i 1) x(0) (i)
x(0) {x(0) (1), x(0) (2), , x(0) (N ) } {6, 3, 8, 10, 7}
4.2 灰色系统的模型
对数据累加
x(1) (1) x(0) (1) 6， x(1) (2) x(0) (1) x(0) (2) 6 3 9， x(1) (3) x(0) (1) x(0) (2) x(0) (3) 6 3+8 17， x(1) (4) x(0) (1) x(0) (2) x(0) (3) x(0) (4) 6 3+8+10 27， x(1) (5) x(0) (1) x(0) (2) x(0) (3) x(0) (4) x(0) (5)
第四章灰色预测模型及其应用
灰色预测模型（Gray Forecast Model）是通过少量的、不完全的信息，建立数学模型并做出预测的一种预测方法.当我们应用运筹学的思想方法解决实际问题，制定发展战略和政策、进行重大问题的决策时，都必须对未来进行科学的预测. 预测是根据客观事物的过去和现在的发展规律，借助于科学的方法对其未来的发展趋势和状况进行描述和分析，并形成科学的假设和判断.
（5）系统预测. 通过对系统行为特征指标建立一组相互关联的灰色预测模型，预测系统中众多变量间的相互协调关系的变化。

GM(1_1)模型,灰色预测

小额贷款远程智能预警系统人数预测算法的设计一、灰色系统的引入：灰色系统是指“部分信息已知,部分信息未知”的“小样本”,“贫信息”的不确定性系统,它通过对“部分”已知信息的生成、开发去了解、认识现实世界，实现对系统运行行为和演化规律的正确把握和描述. 灰色系统模型的特点：对试验观测数据及其分布没有特殊的要求和限制，是一种十分简便的新理论，具有十分宽广的应用领域。

目前，灰色系统已经成为社会、经济、科教、技术等很多领域进行预测、决策、评估、规划、控制、系统分析和建模的重要方法之一。

特别是它对时间序列短、统计数据少、信息不完全系统的建模与分析，具有独特的功效。

灰色模型的优点（一）不需要大量的样本。

（二）样本不需要有规律性分布。

（三）计算工作量小。

（四）定量分析结果与定性分析结果不会不一致。

（五）可用于近期、短期，和中长期预测。

（六）灰色预测精准度高。

二、GM （1,1）模型（grey model 一阶一个变量的灰微分方程模型）灰色理论认为系统的行为现象尽管是朦胧的，数据是复杂的，但它毕竟是有序的，是有整体功能的。

灰数的生成，就是从杂乱中寻找出规律。

同时，灰色理论建立的是生成数据模型，不是原始数据模型。

因此，灰色预测的数据是通过生成数据的GM(1,1)模型所得到的预测值的逆处理结果。

GM （1,1）的具体模型计算式设非负原始序列()()(){}n x x x X )0()0()0()0(,...,2,1=对)0(X作一次累加()()∑==ki i x k x1)0()1( ;k=1,2,…,n得到生成数列为()()(){}n x x x X )1()1()1()1(,...,2,1=于是()k x)0(的GM （1,1）白化微分方程为u ax dtdx =+)1()1( (1—1)其中a,u 为待定参数，将上式离散化，即得()()()()u k x az k x =+++∆11)1()1()1(（1—2）其中()()1)1()1(+∆k x 为)1(x在（k+1）时刻的累减生成序列，()()()[]()[])1()()1(11)0()1()1()()0()1()0()1()1(+=-+=∆-+∆=+∆k x k x k x k x k x k x r（1—3）()()1)1(+k x z 为在（k+1）时刻的背景值（即该时刻对应的x 的取值）()()()()()k x k x k x z )1()1()1(1211++=+ （1—4）将（1—3）和（1—4）带入（1—2）得()()()()u k x k x a k x +++-=+]121[1)1()1()0( （1—5）将（1—5）式展开得()()()()()()()()()()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡+--+-+-=⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡u a n x n x x x x x n x x x 1:11121:32212121:32)1()1()1()1()1()1()0()0()0( （1—6）令()()()⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=n x x x Y )0()0()0(:32，()()()()()()()()()⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡+--+-+-=1:11121:32212121)1()1()1()1()1()1(n x n x x x x x B ，[]Tu a =Φ 为待辨识参数向量，则（1—6）可以写成Φ=B Y （1—7）参数向量Φ可用最小二乘法求取，即[]()Y B B B u a T T T 1ˆ,ˆˆ-==Φ（1—8）把求取的参数带入（2—16）式，并求出其离散解为()()a u e a u x k xk a ˆˆˆˆ11ˆ)1()1(+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=+- （1—9）还原到原始数据得()()()()()ka a e a u x e k x k x k x ˆ)1(ˆ)1()1()0(ˆˆ11ˆ1ˆ1ˆ-⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=-+=+ （1—10）（1—9）、（1—10）式称为GM （1,1）模型的时间相应函数模型，它是GM （1,1）模型灰色预测的具体计算公式。

《几个预测方法及模型的研究》范文

《几个预测方法及模型的研究》篇一一、引言随着科技的发展，预测已经渗透到生活的各个领域。

从天文学到气候学，从金融投资到社会经济发展，预测在多个方面起着关键的作用。

预测不仅仅需要收集大量数据，而且还要依赖于合适的预测方法和模型。

本文将深入探讨几个常用的预测方法及模型。

二、数据驱动的预测方法1. 时间序列分析模型时间序列分析模型是最常用的预测方法之一，常用于金融市场和经济领域等的时间趋势预测。

通过研究数据的变动模式，分析周期性变化等因素，可以对未来数据进行估计。

主要的时间序列分析模型包括ARIMA（自回归移动平均）模型和SARIMA （季节性自回归移动平均）模型等。

2. 回归分析模型回归分析模型是利用一个或多个自变量与因变量之间的关系进行预测。

这种方法可以用于各种领域，如房价预测、销售量预测等。

通过收集历史数据，建立自变量和因变量之间的数学关系，从而对未来进行预测。

三、机器学习模型1. 神经网络模型神经网络是一种模拟人脑神经元网络的算法，常用于处理复杂的非线性问题。

在预测领域，神经网络可以通过学习大量的历史数据，找到输入和输出之间的复杂关系，从而实现较为准确的预测。

2. 支持向量机（SVM）模型支持向量机是一种基于统计理论的机器学习算法，常用于分类和回归问题。

在预测领域，SVM可以用于找到最优的分类边界或回归函数，以实现较高的预测准确率。

四、其他预测方法1. 灰色预测模型灰色预测模型主要用于解决数据不完全或不确定性较高的预测问题。

通过建立灰色微分方程，对数据进行处理和分析，从而得到较为准确的预测结果。

2. 专家系统预测法专家系统预测法是一种基于专家知识和经验的预测方法。

通过收集专家的知识和经验，建立专家系统，然后利用系统进行预测。

这种方法在许多领域都得到了广泛的应用。

五、结论《几个预测方法及模型的研究》篇二一、引言随着科技的飞速发展，预测技术已经成为许多领域中不可或缺的一部分。

从经济预测、天气预报到医学诊断，预测方法及模型的应用日益广泛。

灰色预测

(5)
x (1) (1) 由于 x (1) (i) 的两个时刻的值，因此， t 涉及到累加列 x
x(i ) (i) 替换为取前后两个时刻的平均代替更为合理，即将
2 灰色系统的模型
1 (i ) [ x (i ) x (i ) (i 1)], (i 2,3,..., N ). 2
将（5）写为矩阵表达式
售额.试用建立预测模型，预测2004年的销售额，要求作精度检验。
则(6)式的矩阵形式为
y BU
ˆ a T 1 T ˆ U ( B B) B y ˆ u
(6)’
方程组(6)’的最小二乘估计为 (7)
2 灰色系统的模型
ˆ ˆ 把估计值 a与u 代入（4）式得时间响应方程
ˆ ˆ u ˆ u ˆ (1) (k 1) x(1) (1) e ak x ˆ ˆ a a
类似地有
x(1) (3) x (1) ( N ) (0) x (3),..., x (0) ( N ). t t
于是，由式（3）有
ì x ( 0) (2) + ax (1) (2) = u , ï ï ï ï ( 0) ï x (3) + ax (1) (3) = u , ï ï í ï .............................. ï ï ï ( 0) ï x (N ) + ax (1) (N ) = u . ï ï î
2 灰色系统的模型把 ax
(1)
(i) 项移到右边，并写成向量的数量积形式
(0) a (1) x (2) [ x (2), 1] u a (0) (1) x (3) [ x (3), 1] u (0) a (1) x ( N ) [ x ( N ), 1] u

灰色系统模型

①数列预测对系统行为特征值大小的发展变化进行预测，称为系统行为数据列的变化预测，简称数列预测。例如
◆粮食产量的预测 ◆商品销售量发展变化的预测 ◆年平均降水量发展变化的预测 ◆人口的预测 ◆货运量的预测 ◆外贸额发展变化的预测
这种预测的特点是：对行为特征量等时距地观测。预测的任务是：了解这些行为特征量在下一个时刻有多大。 ②灾变预测
灰色系统模型
一、灰色系统
§１概述
１．定义：部分信息已知，部分信息未知的系统统称灰色系统。
黑箱－信息缺乏
白箱－信息充足
例：人体是个灰色系统，人体某些外形参数：身高，体重．．．，以及某些内部参数：血压，脉搏，．．．但有更多的信息的：如人体穴位的多少及作用，人体体温场，人体的信息网络等．此外，社会系统，经济系统，生态系统，农业系统，商业系统等抽象系统没有物理原型，又不清楚系统的作用机理，很难判断信息的完备性，难以对系统关系，结构做精确地描述．人们只能凭逻辑推理，凭某些观念意识，凭某种准则对系统的结构，关系进行论证，然后再建立某种模型．这累抽象系统我们称为特征性灰色系统．
例：对局势决策作简要介绍：下雨是一个事件，为了对付下雨，可以带雨伞、穿雨衣、戴斗笠。三个目标：经济、美观、方便。
（五）灰色控制
决策的执行称为控制。所谓灰色控制是指本征性灰色系统的控制，或系统中含灰参数的控制，或用GM（1， 1）模型构成的预测控制。
第二节关联分析
一、关联分析
关联分析是动态过程发展态势的量化分析。说的确切一点，是动态发展态势的量化比较分析。灰色关联分析，从其思想方法上来看，属于几何处理的范畴，其实质是对反映各因素变化特征的数据序列所进行的集合比较。用于度量因素之间关联程度的灰色关联度，就是通过对因素之间的关联曲线的比较而得到的。

灰色系统预测模型GM（1,1）的基本思想与实现过程（xs）

灰色系统预测模型GM（1,1）的基本思想与实现过程（xs）灰色系统预测模型GM(1,1)的基本思想与实现过程邓聚龙，jq ，佚名摘要：从灰色系统的预备知识、灰色系统预测模型GM(1,1)的计算、灰色系统预测模型的检验、GM(1,1)预测应用举例以及GM(1,1)模型的特点等五个方面阐述了灰色系统预测模型GM(1,1)的基本思想与实现过程，这对于地理科学本科生学会运用该方法解决实际的地理预测问题，改进思维方式，提高实践能力具有一定的意义。

关键词：预测；灰色系统；模型检验；模型特点1 预备知识1.1 灰色系统白色系统是指系统内部特征是完全已知的；黑色系统是指系统内部信息完全未知的；而灰色系统是介于白色系统和黑色系统之间的一种系统，灰色系统其内部一部分信息已知，另一部分信息未知或不确定。

1.2 灰色预测灰色预测，是指对系统行为特征值的发展变化进行的预测，对既含有已知信息又含有不确定信息的系统进行的预测，也就是对在一定范围内变化的、与时间序列有关的灰过程进行预测。

尽管灰过程中所显示的现象是随机的、杂乱无章的，但毕竟是有序的、有界的，因此得到的数据集合具备潜在的规律。

灰色预测是利用这种规律建立灰色模型对灰色系统进行预测。

目前使用最广泛的灰色预测模型就是关于数列预测的一个变量、一阶微分的GM(1,1)模型。

它是基于随机的原始时间序列，经按时间累加后所形成的新的时间序列呈现的规律可用一阶线性微分方程的解来逼近。

经证明，经一阶线性微分方程的解逼近所揭示的原始时间序列呈指数变化规律。

因此，当原始时间序列隐含着指数变化规律时，灰色模型GM(1,1)的预测是非常成功的。

2 灰色系统预测模型GM(1,1) 2.1 GM(1,1)的一般形式设有变量X (0)＝{X (0)(i)，i=1,2，...，n}为某一预测对象的非负单调原始数据列，为建立灰色预测模型：首先对X (0)进行一次累加(1—AGO, Acumulated Generating Operator)生成一次累加序列：X (1)＝{X (1)(k )，k ＝1，2，…，n}其中X (1)(k )＝∑=ki 1X (0)(i)＝X (1)(k －1)+ X (0)(k ) (1) 对X (1)可建立下述白化形式的微分方程：dtdX )1(十)1(aX ＝u (2)即GM(1,1)模型。