粒子群优化算法的改进及在模糊时间序列预测中的应用

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针对具有不确定性或模糊性的时间序列,模糊预测具有较好的适应性。2009年Kuo等人将粒子群优化算法(PSO)应用于模糊时间序列预测的论域划分,相对于前人的其它划分方法,在准确度方面取得了一定的提高。然而Kuo等人使用的PSO算法未能有效地控制算法的搜索速度及范围,对模糊集采用前人主观定义的方式,导致它们的算法还可进一步优化。首先,论文对PSO算法进行了深入研究,对速度迭代公式中两个重要参数分别进行了优化:针对惯性权重,给出正态递减的计算策略;针对学习因子,给出线性递减的计算策略。这样的改进可有效控制搜索范围的变化速度,有利于初始阶段在大范围搜索、最后阶段精细化搜索。其次,论文给出了一种基于改进粒子群优化算法的模糊时间序列预测方法(MPSO-FTSP),以Kuo等人的算法为基础,在以下三个方面进行了改进:(1)MPSO-FTSP将改进后的PSO算法应用于模糊时间序列预测论域划分,在速度及范围方面进行了优化。(2)MPSO-FTSP用当前流行的基于距离的模糊集定义方法取代人为主观定义的方法,更客观地反映了样本数据的结构特点。(3)MPSO-FTSP沿用Kuo等人使用的Master Voting(MV)预测计算公式的思路,从矩阵变换角度进行了修改,预测结果的均方误差得以减小。最后,论文对参数优化后PSO算法进行了仿真实验,算法的全局最优值得到改进;除此之外,论文将MPSO-FTSP算法应用于Alabama大学招生人数的预测,模糊预测的准确度得到一定程度的提高。
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