基于新陈代谢算法优化的GM(1,N)动态网络灰分拟合

煤炭是我国能源资源安全的压舱石,“双碳”背景下实现煤炭清洁加工与高效利用意义重大,而灰分检测对煤炭清洁化和智能化发展尤为重要。针对现有灰分检测存在的检测精度有待提高的突出问题,以两淮矿区典型煤样为研究对象,通过慢灰和X射线荧光(X ray fluorescence,XRF)测试系统地探究了煤样的灰分和元素组成分布规律,并结合机器学习理论构建了灰分-元素特征数据集;结合灰色系统理论和新陈代谢算法,构建了自适应的GM(1,N)动态网络灰分拟合优化模型,并详细设计了动态网络算法流程;提出了GM(1,N)动态模型的关键超参数,并通过与常规拟合方法对比,全面地评价了模型拟合性能。结果表明:两淮矿区煤可视为由可燃元素和成灰元素共同构成,且成灰元素中质量分数占比最高为Si和Al,次之为S、Fe和Ca等,最少为P和Cl等,并且煤中成灰元素总含量与灰分呈正相关,而可燃元素与之相反;以灰分为标签值、以组成元素为特征值,形成了煤的灰分-元素特征数据集;以样本数据划分→动态网络灰分拟合→模型评价机制→动态拟合模型自适应优化→鲁棒性提升→多轮迭代优化为主线设计了GM(1,N)动态网络灰分拟合模型及其算法流程,有效提升了数据集稳定性和新鲜度,并且迭代收敛速度快,灰分误差阈值5%时其准确率达100%;对比经典GM(1,N)模型和常规多元线性回归模型,证明了新模型的灰分拟合性能得到显著提升,其相对误差为0.16%~4.96%、误差均值仅2.29%。

大坝变形度的不等维加权动态GM(1,1)预测模型

针对灰色GM(1,1)模型预测结果易受模型中以前测得的陈旧数据的干扰,及等维动态GM(1,1)受缚于维数选择的情况,给出了不等维加权动态GM(1,1)模型的基本内容及建模过程,模型中计算出多种维数的GM(1,1)模型的预测值,并且通过萨函数加权法和BP神经网络计算出每种维数的权值,通过加权获得最终预测值。并且成功地将不等维加权动态GM(1,1)模型应用于大坝变形度的预测预报。实践证明,不等维加权动态GM(1,1)模型由于考虑了维数对模型结果的影响,而且及时地更新数据,提高了灰区间的白色度,预测效果比传统的GM(1,1)模型和等维动态GM(1,1)模型效果好。

新陈代谢GM(1,1)建模与应用

给出了一种能动态选择最优初始条件及相应辨识参数的新型灰色GM(1, 1)预测模型,文中称为GM(1, 1)新陈代谢模型。这种改良的GM(1, 1)模型在对深圳市民中心大型屋顶网架健康智能监测系统时程数据的动态预测中,取得了良好的应用效果。

稳健动态GM(1,1)模型及其在变形预报中的应用

常规GM(1,1)模型基于最小二乘原理,当建模数据中含有粗差时,将对整个模型的估值产生较大影响。为此,将稳健估计引入灰色模型建模,提出了稳健动态GM(1,1)模型的建模方法。通过对静态GM、动态GM及稳健动态GM进行建模,利用MATLAB编程对实测数据进行了验证计算分析。结果表明,当监测序列含有粗差时,稳健动态GM(1,1)模型相对其他模型能有效抵抗粗差的影响,预报精度也有较明显的提高。

GM(1,1)模型在巡航导弹预测中的应用

为了对巡航导弹的距离进行预测,建立了GM(1,1)模型,详细介绍了建模和计算预测值的过程。采用"等维灰数递补动态预测"的预测方法,对预测模型的可行性进行了分析,提出了对巡航导弹预测建模的原则,并进行了示例分析,用预测值和实际值进行了误差检验,并对模型精度进行了分析。建模和计算结果表明,该模型和方法对巡航导弹的距离进行预测,计算精度高且运算速度快。

基于SD和GM(1,1)模型的西安市污水回用方案研究

以系统动力学原理为基础,利用系统动力学软件(Vensim)构建了西安市污水回用系统动力学模型(SD模型),并结合灰色GM(1,1)模型对市区人口、GDP、城市工业总产值等主要变量进行模拟分析,对不同污水回用发展方案进行了模拟分析预测。结果表明:保证在2020年污水二级处理率达到90%,再生回用率达到45%的发展方案能有效缓解城市缺水状况,逐步改善城市水环境,实现经济与环境的协调发展。

基于等维灰数递补动态GM(1,1)模型的矿区需水量预测研究

在研究煤矿区中长期需水量预测过程中,针对常规GM(1,1)模型存在的不足,选用等维灰数递补动态GM(1,1)模型来进行矿区需水量预测,运用此模型对神东矿区自来水需水量进行了拟合和预测,结果表明此模型拟合精度高,适合于矿区中长期需水量预测使用,可为矿区水资源的开发利用规划和可持续利用提供必要的参考。

基于小波与动态GM(1,1)-ARIMA模型的股价预测研究

针对传统时间序列股价预测模型的时间滞后性,提出一种基于小波与动态GM(1,1)-ARIMA的股价预测模型。运用小波分析对股价数据进行预处理,对小波重构序列建立ARIMA模型,考虑预测过程中未来因素对系统的影响,建立动态GM(1,1)模型。选取沪深300指数进行实证分析,结果表明所提出的小波与动态GM(1,1)-ARIMA模型与传统股价预测模型相比,其预测精度最高。

齐海峰竞技成绩的灰色关联分析及GM(1,N)动态协调模型的研究

采用文献资料法和灰色关联度分析法,对我国优秀男子十项全能运动员齐海峰1999-2002年十项全能的比赛成绩进行统计与分析,运用GM(1,N)动态协调模型对其在总成绩不断提高的各个阶段诸因素间相互联系、相互影响的辩证发展关系进行多方位、多层次研究。结果表明:100米跑、铅球和跳远是影响齐海峰专项成绩的关键因素,其关联度分别为0.8928、0.7443和0.7571,研究还发现,齐海峰在成绩提高的每一个阶段中,系统处于不稳定和非协调发展,其中速度和速度——力量性项目落后是导致系统不稳定和非协调发展的主要因素。

基于GM(1,1)模型的沉降变形分析及预报

基于传统GM(1,1)模型的建模理论,结合建筑物的变形特点,采用实时动态GM(1,1)模型,并辅以残差对模型进行修正,即将动态预报与残差修正相结合,形成基于残差改正的动态GM(1,1)模型。实际算例表明,基于残差修正的动态GM(1,1)模型,能顾及参数的时变性,可显著改善GM(1,1)模型的拟合及预报精度。

湖南省人均GDP发展趋势的GM(1,1)模型

通过灰色系统理论,建立湖南省人均GDP的GM(1,1)等维递补动态模型,在此基础上改进预测公式并预测其发展趋势。结果表明该模型能很好的反映其发展趋势,对政府宏观调控具有一定的参考价值。

对中外女子七项全能运动员比赛成绩的GM(1、N)分析

运用GM(1、N)动态协调模型分析法 ,对国内外女子七项全能运动员在总成绩不断提高的各个阶段中 ,各因素间相互联系、相互影响的辩证发展关系进行分析 ,找出国内外运动员的差距与内在规律 。

GM(1,1)模型在水电工程软弱岩石力学试验分析中的应用

应用灰色控制理论,对泥质岩石软化试验中的主要力学参数数据进行建模分析,提出了描述和预测膨胀岩石软化和水解作用过程中的非线性力学特性GM(1,1)模型.

基于动态GM(1,1)模型的湖北省物流人才需求预测

以湖北省2009-2013年物流人才需求量为原始数据,运用动态GM(1,1)预测模型,对湖北省未来七年物流人才需求进行了预测分析。结果表明,湖北省物流人才需求量在2013-2020期间的年均增长率为30.6%,到2020年将达到37.34万人,在一定程度上能够为湖北省培养物流人才提供理论依据。

应用灰色动态GM(1,1)数学模型进行临床血液采集量预测

目的探讨应用灰色动态 GM（1，1）模型，分析和预测常态下承德市中心血站血液品种采集数量的动态发展变化趋势，根据模型的应用效果做出定量预测。方法根据承德市中心血站2004年1月～2013年12月的全血（400 ml）（人次）、单采少白血小板（人份）血液品种年采集数据，将2013年预测值与实际值比较，检验模型的预测能力，同时分析2014～2016年血液采集数量。结果以上两类血液采集品种数量灰色动态 GM（1，1）模型的 Y（t）后验差比（均方差）C均＜0.35，小误差概率P值均为1。精度均为优，用于血液采集量预测的效果好。结论承德市中心血站以上两类血液采集品种数量呈逐渐增高趋势。灰色系统一阶模型 GM（1，1）作为一种新型预测模型，能够在常态下合理预测采供血系统血液采集量。

黄土沟壑区小流域土地利用变化及驱动力分析

小流域综合治理是黄土高原减少土壤侵蚀和发展经济的成功经验。作为黄土高原沟壑区的典型代表，王东沟流域的土地利用变化反映了流域治理的过程。利用其1986、1994和2004年的土地利用数据，研究了该区18a间的土地利用变化规律，探究土地利用变化的驱动力，并使用GM（1，1）灰色模型对王东沟流域未来的土地利用变化趋势进行了分析。结果表明：1986—2004年间王东沟流域各土地利用类型变化的面积大小依次是农地〉果园〉林地〉非生产地〉草地，就土地利用类型的变化速度而言，依次为果园〉农地〉林地〉非生产地〉草地；以1994年为界将1986—2004年划分为两个时期，两个时期的土地利用变化规律有所不同；利用矢量图叠加，发现1994～2004年流域45．48％的土地发生了土地类型的变化，土地利用变化类型主要有9种，农地转出的类型和林地转人的类型占多数；社会经济驱动、人为积极治理和政策导向是王东沟流域土地利用变化的主要驱动力；GM（1，1）趋势分析表明在今后一段时问内，影响因子不变的前提下，果园面积仍有增加趋势，农地面积需要进行人工调控以保持一定的规模。

福建省交通运输与经济发展关系的定量分析

本文利用相关系数和灰色综合关联度对福建省交通运输与国民经济发展之间的关系进行相关性分析,结果表明福建省交通运输与经济发展存在着高度的相关性;并通过灰色动态协调模型和运输弹性系数分析了"十五"时期和"十一五"时期福建省交通运输与经济发展的适应程度,得出福建省的交通运输虽然在"十五"时期有了较快的发展,但总体上仍不能适应经济发展的需求,且在各种交通运输方式中,公路运输的发展速度尤其缓慢;这主要是由于对交通运输的投资力度不够,福建省又受其自然地理条件的限制所造成的,根据以上定量分析的结果提出了一系列建议。

咸阳城区地下水位动态分析及预测

依据咸阳城区1985～2003年地下水位监测资料,对其地下水位变化动态进行分析.认为本区地下水位年内季节变化明显,年际变化持续或波动下降.人工开采等人为因素是影响地下水位变化的主导因素,降水量、蒸发量、水文地质条件等自然因素成为影响地下水位变化的次要因素.在目前供水和用水条件下,GM(1,1)模型模拟和预测的未来地下水位呈下降变化趋势.

基于MATLAB的湘江流域工业固体废物灰色预测

对灰色预测原理及其建模步骤作了系统介绍。借助MATLAB软件建立等维灰数递补残差修正动态模型预测湘江流域未来10年工业固体废物年产量,以期为湘江流域今后工业固体废物的管理、污染防治工作提供科学依据。结果表明:(1)用此模型进行预测,相对误差均在5%以下,预测精度较高,取得了较理想的预测效果;(2)湘江流域未来10年工业固体废物年产量预测值呈指数趋势增长,年增长率为8%～12%,到2016年湘江流域工业固体废物年产量预计将达到7645.01万t。

基于复化Simpson公式的GM(1,1)模型背景值优化

针对传统灰色模型GM(1,1)存在的模型精度不高的问题,提出了复化Simpson公式结合动态序列模型的联合方法.给定误差限,利用给出的计算背景值算法,对GM(1,1)模型的背景值进行优化.实例表明,基于复化Simpson公式的背景值优化算法所建立的GM(1,1)模型,可以有效地提高模型的预测精度和适用性.