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數學建模-預測模型優缺(搬運)

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基於數學建模的預測方法種類繁多,從經典的單耗法、彈性系數法、統計分析法,到目前的灰色預測法。當在使用相應的預測方法建立預測模型時,我們需要知道主要的一些預測方法的研究特點,優缺點和適用範圍。下面就當下一些主要的預測方法進行總結:

預測模型名稱

適用範圍

優點

缺點

灰色預測模型

該模型使用的不是原始數據的序列,而是生成的數據序列。核心體系是Grey Model.即對原始數據作累加生成(或其他處理生成)得到近似的指數規律再進行建模的方法。

在處理較少的特征值數據,不需要數據的樣本空間足夠大,就能解決歷史數據少、序列的完整性以及可靠性低的問題,能將無規律的原始數據進行生成得到規律較強

的生成序列。

只適用於中短期的預測,只適合近似於指數增長的預測

插值與擬合

適用於有物體運動軌跡圖像的模型。如導彈的運動軌跡測量的建模分析。

分為曲面擬合和曲線擬合,擬合就是要找出一種方法(函數)使得得到的仿真曲線(曲面)最大程度的接近原來的曲線(曲線),甚至重合。這個擬合的好壞程度可以用一個指標來判斷。

時間序列預測法

根據客觀事物發展的這種連續規律性,運用過去的歷史數據,通過統計分析,進一步推測市場未來的發展趨勢。時間序列在時間序列分析預測法處於核心位置。

一般用ARMA模型擬合時間序列,預測該時間序列未來值。

Daniel檢驗平穩性。

自動回歸AR(Auto regressive)和移動平均MA(Moving Average)預測模型。

當遇到外界發生較大變化,往往會有較大偏差,時間序列預測法對於中短期預測的效果要比長期預測的效果好。

馬爾科夫預測

適用於隨機現象的數學模型(即在已知現情況的條件下,系統未來時刻的情況只與現在有關,而與過去的歷史無直接關系

研究一個商店的未來某一時刻的銷售額,當現在時刻的累計銷售額已知。

不適宜用於系統中長期預測

差分方程

利用差分方程建模研究實際問題,常常需要根據統計數據用最小二乘法來擬合出差分方程的系數。

適用於商品銷售量的預測投資保險收益率的預測。

數據系統的穩定性還要進一步討論代數方程的求根。

微分方程模型

適用於基於相關原理的因果預測模型

,大多是物理或幾何方面的典型問題,假設條件,用數學符號表示規律,列出方程,求解的結果就是問題的答案。

優點是短、中、長期的預測都適合。如傳染病的預測模型經濟增長(或人口)的預測模型Lanchester戰爭預測模型

反應事物內部規律及其內在關系,但由於方程的建立是以局部規律的獨立性假定為基礎,當作為長期預測時,誤差較大,且微分方程的解比較難以得到

神經元網絡

數學建模中常用的是BP神經網絡和徑向基函數神經網絡的原理,及其在預測中的應用。

BP神經網絡拓撲結構及其訓練模式。

RBF神經網絡結構及其學習算法。

模型案例:預測某水庫的年徑流量和因子特征值

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