Метод прогнозирования изменений параметров временных рядов в цифровых информационно-управляющих системах

Автор: Кропотов Юрий Анатольевич, Проскуряков Александр Юрьевич, Белов Алексей Анатольевич

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Численные методы и анализ данных

Статья в выпуске: 6 т.42, 2018 года.

Бесплатный доступ

Прогнозирование изменений параметров временных рядов является актуальной задачей при мониторинге исследуемых процессов в цифровых информационных системах управления при исследовании проблем увеличения горизонта предсказания и минимизации погрешности прогноза. В работе исследуются алгоритмы прогноза, основанные на моделях, воспроизводящих динамику временного ряда в форме искусственных нейронных сетей. Получены уравнения функционирования и обучения искусственной нейронной сети в матричной форме, получен алгоритм обратной подстановки, с помощью которого можно увеличить глубину прогноза. В работе представлено решение задачи прогноза, состоящее в нахождении оценок предсказания посредством минимизации функции потерь - квадрата нормы отклонения оценок от наблюдаемых значений временного ряда и в определении коэффициентов модели алгоритмом обучения искусственных нейронных сетей итерационным методом обратного распространения ошибок. Применение разработанных алгоритмов позволило построить структурную схему реализации нейросетевого прогнозирования, с помощью которого можно получить достаточно точное представление об изменениях параметров временных рядов в системах мониторинга исследуемых процессов по критериям длительности и минимизированной погрешности получения прогноза.

Еще

Прогнозирование, информационные системы управления, функциональный ряд, нейронная сеть, временной ряд, трехслойный персептрон

Короткий адрес: https://sciup.org/140238461

IDR: 140238461   |   DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-6-1093-1100

Список литературы Метод прогнозирования изменений параметров временных рядов в цифровых информационно-управляющих системах

  • Кравцов, Ю.А. Случайность, детерминированность, предсказуемость/Ю.Н. Кравцов//Успехи физических наук. -1989. -Т. 158, № 1. -С. 93-122. - DOI: 10.3367/UFNr.0158.198905c.0093
  • Ермолаев, В.А. О методах прогнозирования временных рядов и непрерывных процессов/В.А. Ермолаев//Радиотехнические и телекоммуникационные системы. -2016. -Вып. 2. -С. 52-63.
  • Бокс, Дж. Анализ временных рядов. Прогноз и управление/Дж. Бокс, Г. Дженкинс. -М.: Мир, 1974. -408 c.
  • Маевский, В.В. Робастность регрессионного прогнозирования при наличии функциональных искажений модели/В.В. Маевский, Ю.С. Харин//Автоматика и телемеханика. -2012. -Вып. 11. -С. 118-137.
  • Huang, N.E. The empirical mode decomposition and the Hilbert spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysis/N.E. Huang, Z. Shen, S.R. Long, M.C. Wu, H.H. Shin, O. Zheng, N.C. Yen, C.C. Tung, H.H. Liu//Royal Society of London Proceedings Series A. -1998. -Vol. 454, Issue 1971. -P. 903-998. - DOI: 10.1098/rspa.1998.0193
  • Дремин, И.М. Вейвлеты и их использование/И.М. Дремин, О.В. Иванов, В.А. Нечитайло//Успехи физических наук. -2001. -Т. 17, № 5. -C. 465-501. - DOI: 10.3367/UFNr.0171.200105a.0465
  • Проскуряков, А.Ю. Алгоритмы автоматизированных систем экологического мониторинга промышленных производств: монография./А.Ю. Проскуряков, А.А. Белов, Ю.А. Кропотов. -Москва-Берлин: Директ-Медиа, 2015. -121 с. -ISBN: 978-5-4475-5245-9.
  • Пат. 2600099 Российская Федерация G 06 Q 10/04, G 06 N 3/02. Способ нейросетевого прогнозирования изменения значений функции c её предварительной вейвлет-обработкой и устройство его осуществления/Белов А.А., Ермолаев В.А., Кропотов Ю.А., Проскуряков А.Ю.; 2015110284/08, заявл. 23.03.2015, опубл. 20.10.2016, Бюл. № 29.
  • Allende, H. Artificial neural networks in time series forecasting: a comparative analysis/H. Allende, C. Moraga, R. Salas//Kybernetika. -2002. -Vol. 38, No 6. -P. 685-707.
  • Zhang, G. Forecasting with artificial neural networks: The state of the art/G. Zhang, B.E. Patuwo, M.Y. Hu//International Journal of Forecasting. -1998. -Vol. 14, Issue 1. -P. 35-62. - DOI: 10.1016/S0169-2070(97)00044-7
Еще
Статья научная