一种基于灰色模型和机理模型集成的质量预测模型及其应用

针对长流程工业过程中产品质量难以实时检测且不易实现优化控制的难题,通过对生产数据特性和质量预测要求的分析,提出了一种基于GM(1,1)灰色模型和机理模型集成的质量预测模型.首先根据过程机理知识建立了粗糙质量预测模型;然后运用灰色预测中的残差辨识理论,用机理预测模型的残差时间序列建立残差GM(1,1)模型,其预测结果补偿机理模型的预测值.验证结果表明,该质量预测模型能获得较理想的质量预测精度,其应用可使产品质量得到显著的提高.     

基于灰理论的居民生活电力消费预测研究

介绍了灰理论及GM模型的建模方法,结合我国2000-2005年居民生活电力消费,建立了GM(1,1)预测模型.通过对模型精度及预测值精度的检验,认为该模型具有较高可信度,适用于居民生活电力消费的预测.     

非等间距GM(1,1)组合预测模型

根据灰色模型建模特点,利用等维灰色递补动态预测模型的方法建立了非等间距GM(1,1)预测模型。基于这些GM(1,1)预测模型给出了一类非等间距GM(1,1)组合预测方法。实例表明结果理想可靠,有较高的拟合和预测精度。     

内变量参数辨识的灰色电价预测模型

为了改善传统的电价预测灰色模型GM(1,1)的预测精度,提出一种内变量参数辨识的电价预测模型--PSOGM(1,1)模型.首先采用灰色微分方程建立模型内变量(发展系数、灰作用量、背景值权重系数、边值)与预测值之间的非线性内涵表达式,然后采用粒子群算法(PSO)对内变量参数进行辨识,得到问题的最优解,建立PSOGM(1,1)模型.与GM(1,1)模型相比较,PSOGM(1,1)模型具有较快的收敛速度和更好的预测精度.对北欧NORDPOOL电力市场历史电价数据的分析实验表明,PSOGM(1,1)模型的短期电价平均预测精度为94%,较已有的几种典型改进GM(1,1)模型预测精度提高了1%～3%.     

尾部残差修正GM(1,1)模型在煤矿百万吨死亡率预测中的应用

 煤矿安全是当前安全生产工作的重中之重。为掌握煤矿安全生产情况,降低事故损失,保证中国煤炭工业健康、快速、可持续发展,本文在传统GM(1,1)模型的基础上,建立了关于煤矿百万吨死亡率的尾部残差修正GM(1,1)模型。将该方法应用于2001—2011年全国煤矿百万吨死亡率分析,并以此为基础对2012、2013年的煤矿百万吨死亡率进行预测,与传统GM(1,1)模型的预测结果进行对比分析。研究结果表明,传统的GM(1,1)模型精度较差,最大误差达到14.35%,经修正的尾部残差GM(1,1)模型预测结果可靠,实际值与预测值平均相对误差1.14%,最大相对误差3.81%,各项指标均明显优于传统的GM(1,1)预测模型,为政府、矿山企业制定安全生产目标、政策以及建立科学高效的安全管理机制提供理论依据。     

基于反余弦函数变换的优化GM(1,1)模型应用研究

研究了有关提高灰色GM(1,1)模型预测精度问题。在对原始数据序列进行标准化处理基础上,结合反余弦函数变换与灰色预测模型的新陈代谢思想建立优化GM (1,1)预测模型,并用实例验证了优化GM(1,1)模型比优化模型的单个条件能获得更高的预测精度。     

基于马尔科夫滚动优化的锂电池寿命灰色预测研究

文章建立了一种电池容量的动态预测方法,提出了滚动优化GM(1,1)模型、残差修正滚动GM(1,1)模型和Markov残差修正滚动GM(1,1)预测模型。研究结果证明了3种模型具有极好的预测性能,只是残差GM(1,1)模型的精度比其他2个低一些。且发现在仅有4个数据点建立的残差修正滚动GM(1,1)模型与Markov残差修正滚动预测模型也有相当高的预测精度。通过预测不同电池在不同充放电条件及温度条件下的电容容量,验证了滚动优化模型的普遍适用性。     

数控机床热误差变参数GM(1,1)的建模

为提高数控机床的加工精度,减少热误差对零件加工质量的影响,对热误差变参数灰色GM(1,1)在线预测模型进行研究.变参数灰色GM(1,1)在线预测模型能直接运用热误差时间序列值进行单序列建模,并给出模型参数的逐步迭代公式,根据不断输入的新数据,变参数模型能利用迭代公式,及时修正模型参数.以某精密卧式加工中心为研究对象,对所提出的变参数灰色GM(1,1)模型进行应用验证,并与传统的,1)模型和新陈代谢GM(1,1)模型进行对比研究.对比分析的结果表明:变参数灰色GM(1,1)模型很好地解决了传统的GM(1,1)模型难以预测大样本数据和非线性变化趋势的问题,且比新陈代谢GM(1,1)模型建模运算量小、求解时间短.变参数灰色GM(1,1)模型的预测值与实验结果对比表明,该模型预测精度高、通用性好,适用于机床热误差建模预测,进而提高机床的加工精度.     

路基沉降的灰色理论预测及其应用

运用灰色理论,对铁路高填方路基的沉降进行预测,建立了GM(1,1)预测模型.以相同观测时段的GM(1,1)模型为原型,考虑荷栽变化,针对地基土体均匀的情况,提出了GM(1,1)修正模型.通过具体实例,对模型的预测结果进行分析.分析表明,用修正模型预估下一级加载后的沉降,选取适当的沉降变化比进行计算,预测值与实测值之间误差小于6%,方法简单可靠,对类似高填方路基工程有一定参考价值.     

基于新陈代谢灰色马尔科夫模型的芜湖港集装箱吞吐量预测

为提高内河港口规划的合理性,更加精确地预测内河港口集装箱吞吐量,先用安徽芜湖港近年集装箱吞吐量数据建立了灰色GM(1,1)预测模型,然后采用新陈代谢法实时更新预测数据,构建新陈代谢动态灰色GM(1,1)模型,再运用马尔科夫模型分别对两个模型的预测结果进行修正。对比预测结果发现,灰色GM(1,1)马尔科夫模型比灰色GM(1,1)模型平均相对误差降低43%,新陈代谢灰色GM(1,1)马尔科夫模型比新陈代谢灰色GM(1,1)模型平均相对误差降低45%。由此可得出,新陈代谢灰色GM(1,1)马尔科夫模型的结果具有更高的可信度。     

无偏GM(1,1)模型的动态特性分析

传统GM(1,1)模型是最基本的灰色预测模型,无偏GM(1,1)模型是在传统GM(1,1)模型基础上的一种改进,它消除了传统GM(1,1)模型本身所固有的偏差.对无偏GM(1,1)模型的动态行为特性进行分析,并与传统GM(1,1)模型进行对比,明确了无偏GM(1,1)模型特性和适用条件.     

基于GM(1,1)-Markov模型的我国人口城市化水平预测

结合灰色GM(1,1)模型和马尔可夫链理论的优点,建立耦合的GM(1,1)-Markov预测模型。实例预测2009年—2015年我国人口城市化水平,其结果证明GM(1,1)-Markov模型预测精度较高,具有较强的科学性和实用性。     

基于马尔科夫优化的灰色GM (1,1) 沉降预测模型及应用

针对灰色GM(1,1)模型在对随机波动较大的沉降数据序列进行预测时存在的不足,本文结合灰色理论模型和马尔科夫链理论,建立了一种基于马尔科夫修正的新维GM(1,1)沉降预测模型。首先,考虑监测数据的时效性,通过在原始数据列中不断补充新的沉降监测数据,采用新陈代谢的方法建立了新维GM(1,1)模型;随后采用马尔科夫链理论对新维GM(1,1)模型进行优化,根据模型预测时产生的相对误差范围对其进行状态区间划分,并构建了相应的状态转移概率矩阵,得到了基于马尔科夫优化的新维GM(1,1)预测模型;将本文中的模型应用于福州火车站南广场深基坑周边建筑物地表沉降预测中,并对不同模型的预测效果进行对比分析,结果表明：基于马尔科夫优化的灰色GM(1,1)模型的预测精度较传统灰色GM(1,1)模型有明显提高,验证了本文所提出的优化模型在基坑沉降分析与预测中的合理性。     

新信息优先原则下矿井回采工作面瓦斯涌出量的MUBGM(1,1)-Markov预测

为实现煤矿瓦斯涌出量的高精度预测,进而对矿井通风设计和瓦斯事故防治提供理论依据,以传统GM(1,1)模型为基础,建立了一种等维新息式无偏灰色马尔可夫预测模型(MUBGM(1,1)-Markov模型)。该模型将无偏灰色GM(1,1)模型与马尔可夫模型相结合,依据2001—2010年西北地区某煤矿二矿区矿井相对瓦斯涌出量数据,在新信息优先原则下经等维新息处理和原始数据序列的不断更新,预测出2011—2016年该矿的相对瓦斯涌出量。研究结果表明,MUBGM(1,1)-Markov预测模型不仅消除了传统灰色GM(1,1)模型的固有偏差,而且预测值可随数据的变化实时更新,预测效果理想,2013—2015年的平均相对误差仅为0.012 4,在中长期预测中具备明显优势,其较高的准确性和较强的适用性,为矿井瓦斯涌出量的高精度预测提供了可靠的保障。     

基于GM(1,1)模型的堤防沉降建模分析

分析了GM(1,1)的建立、检验和残差GM(1,1)模型.利用加固堤防的沉降监测数据,建立了基于GM(1,1)模型的堤防沉降预测模型,并将其应用于堤防的沉降监测.与实际监测结果的对比表明,该模型精度较高.将该模型应用于堤防沉降分析,发现加固堤防趋于缓慢沉降状态,并逐渐趋于稳定.     

基于灰色理论预测再生混凝土的抗冻性寿命

运用灰色理论建立了在冻融循环条件下再生混凝土的动弹性模量GM(1,1)预测模型。根据已有的试验数据,基于GM(1,1)预测模型,预测其他冻融次数下再生混凝土的动弹性模量。再根据模型预测数据,预测实际自然情况下再生混凝土的抗冻性寿命。计算分析表明,GM(1,1)的抗冻性模型的方差比C均小于0.35,小误差概率p均大于0.95。根据试验数据推导出的预测模型精度高,可用于再生混凝土抗冻性能的动弹性模量预测和分析。当再生骨料掺量为60%时,再生混凝土的抗冻性能达到最佳。从宜昌地区来看,其抗冻使用寿命可达183年。     

基于无偏灰色GM(1,1)模型的城市用水量预测

针对城市用水量预测工作中常存在城市用水量原始数据样本量较小、信息不充分的问题,充分利用无偏灰色GM(1,1)模型的少数据建模,短期预测精度高,消除了灰色GM(1,1)模型预测所固有的偏差的优点,建立无偏灰色GM(1,1)城市用水量预测模型,并应用于实际城市用水量预测中。与常用的处理此类问题的灰色GM(1,1)模型比较,算例结果表明所建模型有效可行,提高了预测精度。     

基于改进的灰色GM(1,1)模型能源消耗预测

在灰色GM(1,1)预测模型基础上,对GM(1,1)模型存在的建模偏差进行修正,使修正后的模型符合数据规律,提高预测精度.结合新陈代谢理论,建立基于新陈代谢的无偏GM(1,1)模型.该模型利用数据的新旧更替,能在不断补充新信息的同时,及时地去掉老信息,避免随着信息的增加,较旧的数据对模型的信息显著性下降的弊端.通过实证,该模型的预测精度优于GM(1,1)模型、无偏GM(1,1)模型以及新陈代谢GM(1,1)模型.     

基于灰色GM(1,1)模型的宿州市人口预测

以2001年至2013年的宿州市人口数据资料为依据,运用灰色系统理论建立GM(1,1)宿州市人口预测模型,并对该GM(1,1)预测模型进行残差检验,关联度检验和后验差检验,通过检验知模型对数据的拟合属于一级精度,模型精度较高。最后利用GM(1,1)模型对宿州市2014年至2018年的人口进行了预测,并结合宿州市人口发展的历史和现状对结果进行了分析。     

灰色推陈出新GM(1,1)模型在城市道路交通噪声预测中的应用

以郑州1995～2000年城市道路交通噪声监测的数据,运用灰色系统理论,建立了常规GM(1,1)和推陈出新GM(1,1)预测模型。经用四种不同方法对两种模型的精度进行检验,结果表明,推陈出新GM(1,1)模型优于常规GM(1,1)模型,其精度更高,不失为预测城市道路交通噪声的一种好方法。应用该模型,对郑州城市道路交通噪声未来4年进行预测,其结果符合郑州城市的实际情况。