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什么是灰度系统?

什么是灰度系统?

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武彩霞

2021-11-22 11:25:35
简介

灰度系统理论是由华中理工大学邓聚龙教授于1982年提出并发展而成的解决灰色系统的理论和方法,该方法将一般的系统论、信息论和控制论的观点与数学方法结合在一起。首先看一下灰度理论中的几个概念。
灰度系统

灰度系统是指“部分信息已知,部分未知”的“小样本”,“贫信息”的不确定性系统。系统中各因素间有不确定的关系。
作为两个极端,如果系统中信息完全确定,则成为白色系统;相反,信息完全不确定的系统为黑色系统,只能通过它与外界的联系来加以观测研究。区别白色和黑色系统的重要标志是系统中各因素之间是否具有确定关系。
特点

灰色系统可以充分利用已知信息寻求系统的运动规律,使用灰色数学处理不确定量,使之量化,因此,灰色系统理论能够处理贫信息或小样本的系统。
数据处理方法

常用累加或累减的方法,通常用累加的方法。
由于灰度预测模型是给予一阶常微分方程建立的,故被称为一阶一元灰色模型,记为GM(1,1)。特别注意,原始数据中如果有负数,需要先进行“数据整体提升”处理,再做一次累加,避免累加时正负抵消。
累加方法处理



  • 原数列





  • 通过累加得到处理之后的数列





    其中x(t)表示原始数列前t项的和,即





  • 对x(1)建立微分方程





  • 求解a、u得到x(1)方程/规律,需构建矩阵等(过程如下)。















    结果





  • 使用x(1)相减得到x(0)(t)





  • 模型检验(过程略)











matlab代码实现


  
   % 使用时更换原始数据和时间序列即可
   clear
syms a b;
c=[a b]’; %待定参数定义,即为笔记里的a u
A=[89677 99215 109655 120333 135823 159878 182321 209407 246619 >>300670]; %原始数据,使用时可更换
B=cumsum(A); %数据累加
n=length(A); %A的长度/个数
for i=1:(n-1)
C(i)=(B(i)+B(i+1))/2; %生成累加矩阵
end
% 以下为计算待定参数的值
D=A;D(1)=[];
D=D’;
E=[-C;ones(1,n-1)];
c=inv(EE’) * E * D;
c=c’;
a=c(1);b=c(2);
%预测后续数据
F=[];F(1)=A(1);
for i=2:(n+10)
F(i)=(A(1)-b/a)/exp(a
(i-1))+b/a;
end
G=[];G(1)=A(1);
for i=2:(n+10)
G(i)=F(i)-F(i-1); %得到预测出来的数据
end
t1=1999:2008; %时间序列 使用时可更换
t2=1999:2018; %时间序列 使用时可更换
G
plot(t1,A,‘o’,t2,G) %原始数据与预测数据比较
  
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