一种联合优化算法及其在混沌时间序列预测中的应用
2012-11-29向昌盛周子英
向昌盛,周子英
(1. 湖南农业大学 东方科技学院,湖南 长沙,410128;2. 湖南农业大学 资源环境学院,湖南 长沙,410128)
混沌时间序列预测广泛应用于信号处理、自动控制、金融和负荷预测等领域,其主要包括相空间重构、预测模型选择以及预测模型参数优化等问题[1]。通过相空间重构确定最佳延迟时间(τ)和嵌入维(m),挖掘混沌时间序列数据间的信息量,恢复混沌时间序列原动力系统。预测模型根据重构后的数据进行学习与建模,对未来时刻的值进行预测[2]。相空间重构质量直接影响预测模型的建立与预测结果,主要有自相关联函数法[3]、C−C 法(Coupled cluster method)[4]和时间窗口法[5]等,这些方法性能的优劣因数据不同而各异,且判断标准具有一定主观随意性,可见,目前缺乏一种通用性较强的最佳τ和m的选择方法[6]。较常用的混沌时间序列预测算法有全域法、局域法、神经网络和支持向量机等[7−9]。最小二乘支持向量机(least square support vector machines,LSSVM)是一种基于结构风险最小化原则的机器学习算法,较好地解决了非线性、高维数和局部极小等难题,泛化能力较强,克服了神经网络的过拟合缺陷,在混沌时间序列预测研究中取得很好的应用效果[10]。为此,本研究选择LSSVM作为混沌时间序列的预测模型。LSSVM 模型参数决定了LSSVM的学习和泛化能力,但各参数选择缺乏统一标准和理论指导,各种参数优化算法性能差异很大,目前尚未有一种通用参数优化法则可供参考,LSSVM参数的选择是一个尚待解决的难题[11]。τ,m与LSSVM模型参数相互制约,同时决定了混沌时间序列的预测精度,应联合优化,但现有混沌时间序列预测方法的各参数优化都是独立分开进行,忽略参数间相互关联。……