基于模式匹配的時間序列預測方法及在冶金過程中的應用.pdf

1、科學的預測是做出正確決策的前提和保障。時間序列預測是預測學的一個重要領域。現(xiàn)代化冶金生產(chǎn)過程中，為保證生產(chǎn)順行，要求準確掌握各種參數(shù)及其變化趨勢，這些數(shù)據(jù)構(gòu)成時間序列。對這類時間序列的預測效果的好壞會影響企業(yè)的生產(chǎn)成本和效益等技術(shù)經(jīng)濟指標。實踐表明，不同的預測方法得到的預測結(jié)果也不同。因此，在現(xiàn)有大多方法無法滿足實際應用需求的現(xiàn)狀條件下，對新方法的研究顯得十分必要。與常用的全局時間序列預測方法不同，基于模式匹配的時間序列預測方法從局部的

2、時序模式出發(fā)，尋求對預測問題的合理描述。本文集中于基于模式匹配的時間序列預測方法的研究，在實證分析的基礎上，進行了應用嘗試。 首先對預測本質(zhì)和原理等進行了思考，指出復雜性范式指導下的預測基本要素與傳統(tǒng)簡單范式相比有了較大的改變；不確定性原理和可知性原理是新范式下指導預測的基本原理；現(xiàn)有條件下改善預測現(xiàn)狀的出路集中于預測方法的研究。對已有方法的觀察發(fā)現(xiàn)，大部分方法都屬于全局預測方法，從全部或較大一部分歷史數(shù)據(jù)中提取規(guī)律后，直接外推

3、應用于預測，而基于模式匹配的時間序列預測方法將時間序列劃分成不同的模式序列，然后通過相似性判據(jù)來度量模式間的相似程度，據(jù)此來確定與當前時序模式相匹配的歷史時序模式，從而做出預測。其處理過程直觀，既遵循人類認識事物的基本原理，也符合預測原理，有可能緩解由于預測對象結(jié)構(gòu)變化所帶來的預測局限。 在已有文獻工作的基礎上，給出了基于模式匹配的時間序列預測方法的一般框架，并對各主要步驟的發(fā)展現(xiàn)狀進行了綜述；給出了各核心步驟的一般算法。在形狀

4、模式的概念框架下給出了3種基于模式形狀相似的時間序列預測方法。時間序列預測問題本質(zhì)是基于歸納的，屬于數(shù)據(jù)建模范疇。利用本文給出的三種方法對五組常用時間序列數(shù)據(jù)的預測結(jié)果表明：其預測結(jié)果的好壞依賴于所給的數(shù)據(jù)和方法；選用不同的評價指標得到的預測效果評判存在不同程度的差異。對高爐鐵水硅含量的預測結(jié)果也支持這一結(jié)論。 理論評價和選擇是科學研究程序中一個必不可少的環(huán)節(jié)，提出了用于預測評價和模型選擇的科學性、實用性、簡便性原則。對高爐鐵水

5、硅含量預測案例的研究表明：評價指標選擇決定預測效果的評價結(jié)論和模型選擇；常用的高爐鐵水硅含量預測命中率指標存在局限，硅含量預測值和實測值之間的相關系數(shù)及其檢驗是一個表征預測的科學性的客觀判據(jù)；人工預測和隨機游走模型可以作為預測實用性和簡便性判據(jù)選擇的基準。對本文所用方法的評價表明：當預測14爐重鋼高爐鐵水硅含量時，基于Sr度量的模式匹配時間序列預測方法滿足科學性要求，當預測爐數(shù)為68時，基于Sr度量的模式匹配時間序列預測方法（窗口長度為