JPH09146915A - Chaos time-series short-period predicting device - Google Patents

Chaos time-series short-period predicting device

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JPH09146915A
JPH09146915A JP30081295A JP30081295A JPH09146915A JP H09146915 A JPH09146915 A JP H09146915A JP 30081295 A JP30081295 A JP 30081295A JP 30081295 A JP30081295 A JP 30081295A JP H09146915 A JPH09146915 A JP H09146915A
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JP
Japan
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data
prediction
value
unit
time
Prior art date
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Pending
Application number
JP30081295A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaya Koyama
雅也 小山
Takayoshi Tanimura
隆義 谷村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Meidensha Corp, Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Corp
Priority to JP30081295A priority Critical patent/JPH09146915A/en
Publication of JPH09146915A publication Critical patent/JPH09146915A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the prediction precision. SOLUTION: An input part 11 fetches time-series data from an object system at an equal sampling interval and stores those data in a data storage part 12. The data stored in the storage part 12 are inputted to a preprocessing execution part 18 before prediction, and the data are preprocessed there and supplied to a prediction part 14. The preprocessing part 18 obtains new time-series data by calculating the ratio and difference of last time-series data to be predicted from the storage part 12. A parameter determination part 13, on the other hand, moves parameters within a certain range and uses several past observed data in the data storage part 12 to predict remaining data for a short period. Such parameters that the prediction error rate is minimum and the correlation coefficients of a predicted value and a measured value are maximum are found. The prediction part 14 predicts the value of data by using the parameters determined by the parameter determination part 13 and inputs the value to a postprocessing execution part 19, which postprocesses the data. As the postprocessing, conversion reverse to the preprocessing is performed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明はカオス性を有する
非線形時系列データの短期予測装置に係わり、特に予測
の対象の時系列データの扱い方に特徴を持たせたカオス
時系列短期予測装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chaotic non-linear time-series data short-term predictor, and more particularly to a chaotic time-series short-term predictor characterized in how to handle time-series data to be predicted.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、時系列データの予測には、自己回
帰分析を主体としたARIMAモデル等が主に用いられ
ていたが、近年はカオス現象の解明を目的として決定論
的カオス理論を用いた局所再構成法によるカオス性を有
する非線形時系列データの予測が研究されてきている。
局所再構成法としては、グラムシュミットの直交系法、
テセレーション法や局所ファジイ再構成法等が挙げられ
る。以下に決定論的カオスの概要を示す。
2. Description of the Related Art Conventionally, an ARIMA model mainly based on autoregressive analysis has been mainly used for prediction of time series data, but in recent years, a deterministic chaos theory has been used for the purpose of elucidating chaos phenomena. Prediction of non-linear time series data with chaotic property by the conventional local reconstruction method has been studied.
As the local reconstruction method, Gram-Schmidt orthogonal method,
The tessellation method, the local fuzzy reconstruction method, etc. are mentioned. The outline of deterministic chaos is shown below.

【0003】決定論に支配された(初期値が決まれば、
その後の状態がすべて原理的に決定される)微分方程式
や差分方程式から、一見不規則で不安定かつ複雑な振る
舞いがしばしば生成され得る。これが力学系の決定論的
カオスである。
Dominated by determinism (if the initial value is determined,
A seemingly irregular, unstable, and complex behavior can often be generated from a differential equation or a difference equation whose subsequent states are all determined in principle. This is the deterministic chaos of dynamical systems.

【0004】決定論的カオスの概念は、世の中の不規則
な現象が必ずしも非決定論に支配されたものだけではな
いということを明らかにした。言い替えれば、世の中の
不規則現象の中には、決定論に従ってその挙動を生み出
している現象が少なからず存在するのである。カオス的
振る舞いを生み出す力学系に共通するのは、それらの方
程式が非線形である事である。
The concept of deterministic chaos has revealed that the irregular phenomena in the world are not necessarily dominated by non-determinism. In other words, among the irregular phenomena in the world, there are not a few phenomena that produce their behavior according to determinism. Common to dynamical systems that produce chaotic behavior is that their equations are non-linear.

【0005】ところで、ある時系列データの振る舞いが
カオス的であるならば、その振る舞いは決定論的な法則
に従っていると考える事ができる。とすれば、もしその
非線形な決定論的法則性を推定することが出来れば、あ
る時点の測定データからカオスの「初期値に対する鋭敏
な依存性」により決定論的因果性を失うまでの近未来の
データを予測することが可能である。
By the way, if the behavior of certain time series data is chaotic, it can be considered that the behavior complies with the deterministic law. Then, if the nonlinear deterministic law can be estimated, it will be the near future until the deterministic causality is lost due to the "sensitive dependence on the initial value" of chaos from the measured data at a certain point. It is possible to predict the data of.

【0006】このような決定論的力学系理論の立場から
の予測は、「1本の観測時系列データから、もとの力学
系のアトラクタを再構成する」という時系列データの埋
め込み理論に基づいている。この理論の概要は、以下の
通りである。
Prediction from the standpoint of such a deterministic dynamical system theory is based on the theory of embedding time-series data, "reconstructing the attractor of the original dynamical system from one observation time-series data". ing. The outline of this theory is as follows.

【0007】観測されたある時系列データy(t)からベ
クトル(y(t),y(t−τ),y(t−2τ),…,y(t
−(n−1)τ))をつくる(τは時間遅れ)。
From some observed time series data y (t), vectors (y (t), y (t-τ), y (t-2τ), ..., Y (t)
-(N-1) τ)) (τ is a time delay).

【0008】このベクトルはn次元再構成状態空間Rn
の1点を示すことになる。従って、tを変化させると、
このn次元再構成状態空間に軌道が描ける。
This vector is the n-dimensional reconstructed state space R n
Will indicate one point. Therefore, if t is changed,
Orbits can be drawn in this n-dimensional reconstructed state space.

【0009】もしも、対象システムが決定論的力学系で
あって、観測時系列データが、この力学系の状態空間か
ら1次元ユークリッド空間RへのC1連続写像に対応し
た観測系を介して得られたものと仮定すれば、この再構
成軌道は、nを十分大きくとれば元の決定論的系の埋め
込み(embedding)になっている。
If the target system is a deterministic dynamical system, and observation time series data is obtained through an observational system corresponding to the C 1 continuous mapping from the state space of this dynamical system to the one-dimensional Euclidean space R. This reconstructed orbit is an embedding of the original deterministic system, assuming that n is large enough.

【0010】つまり、観測時系列データが元の力学系の
アトラクタに由来するならば、再構成状態空間にはこの
アトラクタの位相構造を保存したアトラクタが再現され
ることになる。nは通常「埋め込み次元」と呼ばれる
が、再構成の操作が「埋め込み」である為には、この次
元nは元の力学系の状態空間の次元をmとした時、下記
(1)式が成立すれば十分であることが証明されてい
る。
That is, if the observed time series data is derived from the original attractor of the dynamical system, the attractor which preserves the phase structure of this attractor is reproduced in the reconstructed state space. Although n is usually called “embedding dimension”, since the reconstruction operation is “embedding”, this dimension n is expressed by the following equation (1) when the dimension of the state space of the original dynamical system is m. It has been proved to be sufficient if it holds.

【0011】[0011]

【数1】n≧2m+1…(1) ただし、これは十分条件であって、データによっては2
m+1未満でも埋め込みである場合がある。さらに、n
>2d(但しdは元の力学系のアトラクタのボックスカ
ウント次元)であれば、再構成の操作が1対1写像であ
ることも示されている。
## EQU1 ## n ≧ 2m + 1 (1) However, this is a sufficient condition, and depending on the data, 2
Even if it is less than m + 1, it may be embedded. Furthermore, n
It is also shown that if> 2d (where d is the box count dimension of the original attractor of the dynamical system), the reconstruction operation is a one-to-one mapping.

【0012】上記のように、決定論的カオスであれば、
一見まったく無秩序にみえるデータに関しても系の構造
が明らかとなり、そのデータによっては高精度に短期予
測を行うことが可能となってくる。
As described above, if the deterministic chaos is,
The structure of the system is clarified even for seemingly chaotic data, and it becomes possible to make highly accurate short-term predictions depending on the data.

【0013】一方、現在のカオス時系列の短期予測技術
においては、対象の系の構造を数式でモデル化し、その
数式を用いて予測を行っている。この数式にはパラメー
タが多く含まれ、その同定には大量の計算が必要であ
る。
On the other hand, in the present technology for short-term prediction of chaotic time series, the structure of the target system is modeled by a mathematical formula and the prediction is performed using the mathematical formula. This equation contains many parameters, and its identification requires a large amount of calculation.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかし、予測対象系に
おいては数式モデルにそぐわないデータが必ず存在し、
そのようなデータはノイズ、測定誤差としている。対象
の系のダイナミクスが変化した場合には、モデル数式自
体の変更が必要となるが、現在の技術ではモデル数式自
体を変更して予測を行うことは難しい。特に、対象系の
変化をモデルの変更に自動的に結び付けるアルゴリズム
を、事前に準備することは非常に困難である。また、予
測の精度は予測しようとしている時系列データの構造に
左右されるために、その時系列データのカオス性が明確
でない場合、予測の精度が低下してしまう問題がある。
However, there is always data that does not fit the mathematical model in the prediction target system,
Such data is noise and measurement error. When the dynamics of the target system changes, it is necessary to change the model formula itself, but it is difficult to make a prediction by changing the model formula itself with the current technology. In particular, it is very difficult to prepare in advance an algorithm that automatically associates changes in the target system with changes in the model. Moreover, since the accuracy of prediction depends on the structure of the time series data to be predicted, there is a problem that the accuracy of prediction decreases if the chaotic nature of the time series data is not clear.

【0015】この発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、時系列データのダイナミズムの変化にリアルタイム
に対応できるとともに、予測の精度を向上させることが
できるカオス時系列短期予測装置を提供することを課題
とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a chaotic time series short-term prediction device capable of responding to a change in the dynamism of time series data in real time and improving the accuracy of prediction. It is an issue.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するために、まず時系列データ実測値をデータ格納手
段に格納し、このデータ格納手段に格納されている時系
列データを直前のデータとの比や差などを取って前処理
実行部で前処理する。一方、前記データベクトルの成分
となるパラメータの選定をパラメータ決定手段で行い、
前記前処理実行部で前処理された時系列データを予測手
段に供給し、前記パラメータ決定手段で決定されたパラ
メータに従って、時系列データからデータベクトルを生
成するとともに、アトラクタの再構成を行って予測手段
で予測値を求める。この予測手段で予測された予測値に
前記前処理の逆変換を後処理実行部で行う。この後処理
実行部で後処理された前記予測値を予測結果格納手段に
格納する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention first stores the time-series data actual measurement value in the data storage means, and the time-series data stored in this data storage means is used as the immediately preceding data. Preprocessing is performed by the preprocessing execution unit by taking the ratio and difference with On the other hand, the parameter determining means selects the parameters that are the components of the data vector,
The time-series data pre-processed by the pre-processing execution unit is supplied to the prediction unit, and a data vector is generated from the time-series data according to the parameter determined by the parameter determination unit, and the attractor is reconfigured to perform the prediction. The predicted value is obtained by means. The post-processing execution unit performs the inverse conversion of the pre-processing on the prediction value predicted by the prediction means. The predicted value post-processed by the post-processing execution unit is stored in the prediction result storage means.

【0017】時系列データ実測値に対して、該実測値に
対応する予測値を前記後処理実行部から検出するととも
に、実測値と予測値とを比較して予測精度を予測結果評
価手段で評価し、前記パラメータ決定手段は、前記デー
タ格納手段からサンプルデータを抽出するとともに、そ
のサンプルデータの予測に必要となる所定数の過去デー
タを抽出し、前記パラメータの各組み合わせに対して、
それぞれ前記予測手段にて前記過去データに基づいてサ
ンプルデータの予測値を求め、求められた値と実際のサ
ンプルデータの値とを比較して、サンプルデータの予測
精度が最も高くなるパラメータの組み合わせを選択して
前記予測手段に出力するとともに、前記予測結果評価手
段で予測精度が閾値よりも小さくなった場合には、パラ
メータの組み合わせを再選択する。
With respect to the actual measurement value of the time series data, a prediction value corresponding to the actual measurement value is detected from the post-processing execution unit, and the actual measurement value and the predicted value are compared to evaluate the prediction accuracy by the prediction result evaluation means. However, the parameter determination means, while extracting the sample data from the data storage means, to extract a predetermined number of past data required to predict the sample data, for each combination of the parameters,
Each of the predicting means calculates a predicted value of the sample data based on the past data, compares the calculated value with the value of the actual sample data, and selects a combination of parameters that gives the highest prediction accuracy of the sample data. While selecting and outputting to the prediction means, when the prediction accuracy becomes smaller than the threshold value by the prediction result evaluation means, the combination of parameters is reselected.

【0018】前記データ格納手段からはサンプルデータ
を抽出し、前記パラメータの各組み合わせに対して、そ
れぞれ前記予測手段にて前記サンプルデータに基づいて
予測値を求め、その予測値を対応する実測値と比較し
て、最も予測精度が高くなる組み合わせを選択すること
で、予測対象となる時系列データのダイナミクスに対応
したパラメータの組み合わせが生成される。特に、前記
予測結果評価手段で予測精度が閾値よりも小さくなった
場合は、ダイナミクスがパラメータの組み合わせの再選
択を行うことによって、ダイナミクスが変動した場合で
も、その変動に対応してパラメータが変動される。
Sample data is extracted from the data storage means, a predictive value is obtained for each combination of the parameters by the predicting means based on the sample data, and the predicted value is stored as a corresponding actual measured value. By comparing and selecting the combination with the highest prediction accuracy, the combination of parameters corresponding to the dynamics of the time-series data to be predicted is generated. In particular, when the prediction accuracy in the prediction result evaluation means becomes smaller than the threshold, by reselecting the combination of dynamics parameters, even if the dynamics are changed, the parameters are changed in response to the change. It

【0019】また、この発明の前記予測手段は、前記再
構成されたアトラクタを用いて、処理対象データベクト
ルの近傍に位置する近傍ベクトルを近傍ベクトル検出手
段で複数検出し、処理対象となる軸成分について、前記
検出された各近傍ベクトルの該軸成分値と前記処理対象
データベクトルの該軸成分値との差を軸成分検出手段で
検出し、前記各近傍ベクトルの所定ステップ後の該軸成
分値を検出し、もとのデータベクトルでの前記差が小さ
いものとの差が小さくなるように、前記処理対象データ
ベクトルの該軸成分の所定ステップ後の成分値をファジ
ィ推論部で決定するとともに、前記軸成分決定部での処
理結果を時系列データに変換してデータの予測値をデー
タ予測値生成部で生成することを特徴とする局所ファジ
イ再構成手段を有する。また、局所的なベクトルの動き
を反映した予測を行う局所ファジィ再構成においては、
計算時間は次元数に比例するが、予測処理のプログラム
ステップが少ないので、短時間で予測を行うことができ
る。従って、予測値をリアルタイムに算出することがで
き、上記のようなパラメータもリアルタイムで再決定さ
れる。
Further, the predicting means of the present invention uses the reconstructed attractor to detect a plurality of neighboring vectors located in the vicinity of the data vector to be processed by the neighboring vector detecting means, and to detect the axis component to be processed. The axial component value of each of the detected neighboring vectors and the axial component value of the processing target data vector is detected by an axial component detecting means, and the axial component value of each of the neighboring vectors after a predetermined step. And a component value after a predetermined step of the axis component of the processing target data vector is determined by a fuzzy inference unit so that the difference from the one in which the difference in the original data vector is small becomes small. There is a local fuzzy reconstructing unit characterized in that the processing result in the axis component determination unit is converted into time series data and a predicted value of the data is generated by the data predicted value generation unit. That. Also, in local fuzzy reconstruction that performs prediction that reflects local vector motion,
Although the calculation time is proportional to the number of dimensions, the number of program steps in the prediction process is small, so that the prediction can be performed in a short time. Therefore, the predicted value can be calculated in real time, and the above parameters are also redetermined in real time.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1はカオス時系列短期予測装置
の第1形態を示す機能ブロック図で、この図1におい
て、11は時系列データの入力部、12はデータ格納
部、13はパラメータ決定部、14は予測部、15は出
力部、16は予測結果格納部、17は予測結果評価部、
18はデータ格納部12と予測部14との間に設けら
れ、データ格納部12からのデータを後述するように前
処理して予測部14に供給する前処理実行部、19は予
測部14と出力部15および予測結果格納部16との間
に設けられ、予測部14からの出力を後処理して出力部
15と予測結果格納部16に供給する後処理実行部であ
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram showing a first form of a chaotic time series short-term prediction device. In FIG. 1, 11 is a time series data input unit, 12 is a data storage unit, 13 is a parameter determination unit, and 14 is a prediction unit. , 15 is an output unit, 16 is a prediction result storage unit, 17 is a prediction result evaluation unit,
Reference numeral 18 is provided between the data storage unit 12 and the prediction unit 14, and a pre-processing execution unit that pre-processes data from the data storage unit 12 and supplies the data to the prediction unit 14 as described later. The post-processing execution unit is provided between the output unit 15 and the prediction result storage unit 16 and post-processes the output from the prediction unit 14 and supplies the output to the output unit 15 and the prediction result storage unit 16.

【0021】前記入力部11は図7に示されるような対
象の系から等サンプリング間隔で時系列データy(t)
を取り込み、これらデータをデータ格納部12に格納す
る。データ格納部12に格納されたデータは予測を行う
前に前処理実行部18に入力され、ここで次のような処
理がなされた後、予測部14に供給される。
The input unit 11 outputs time-series data y (t) from the target system as shown in FIG. 7 at equal sampling intervals.
Is stored in the data storage unit 12. The data stored in the data storage unit 12 is input to the pre-processing execution unit 18 before performing the prediction, where the following processing is performed, and then the data is supplied to the prediction unit 14.

【0022】前処理実行部18では、データ格納部12
からの直前の予測したい時系列データの比を取ることに
よって新しく時系列データを得る。例えば、予測したい
時系列データをa1,a2,…an,…とし、処理を施し
た新しい時系列データをb1,b2,…bn,…としたと
き、前処理が行われて新しくできた時系列データは次式
のようになる。
In the preprocessing execution unit 18, the data storage unit 12
The new time series data is obtained by taking the ratio of the time series data to be predicted immediately before. For example, when the time series data to be predicted is a 1 , a 2 , ... A n , ... And the processed new time series data is b 1 , b 2 , ... b n ,. The newly created time series data is as follows.

【0023】[0023]

【数2】 (Equation 2)

【0024】一方、パラメータ決定部13ではパラメー
タを一定範囲で動かし、データ格納部12内の観測され
ている過去のデータのいくつかを用いて残りのデータの
短期予測を行う。そして、その予測誤差率を最小とし、
予測値と実測値の相関係数を最大にするようなパラメー
タを求める(パラメータの自動同定)。
On the other hand, the parameter determination unit 13 moves the parameters within a certain range, and uses some of the observed past data in the data storage unit 12 to make a short-term prediction of the remaining data. Then, the prediction error rate is minimized,
Find the parameter that maximizes the correlation coefficient between the predicted value and the measured value (automatic parameter identification).

【0025】この例では、埋め込み次元、時間遅れ、近
傍データ数の3つを選択し、その各値の組み合わせのう
ち最適な組み合わせを求めるようにした。これらパラメ
ータは予測部14でデータベクトルを生成する際に必要
となるものである。
In this example, three of the embedding dimension, the time delay, and the number of neighboring data are selected, and the optimum combination is obtained from the combinations of the respective values. These parameters are necessary when the prediction unit 14 generates a data vector.

【0026】予測部14には前処理実行部18で処理さ
れたデータが供給されるので、予測部14ではパラメー
タ決定部13で決定されたパラメータを用いて局所ファ
ジィ再構成法によって所定時間経過後のデータの値を予
測する。この予測の際に、前記前処理実行部18で処理
された新しい時系列データのうち、b1からbn-1番目ま
でを埋め込み、bn番目の値から予測するものとし、予
測された時系列データを∧bn,∧bn+1,…∧bm,…
(以下予測値に∧符号を付して示す)を後処理実行部1
9に入力してデータの後処理を行う。後処理としては前
処理の逆変換を施す。この逆変換を施したときの時系列
データを∧an,∧an+1,…∧am,…とする。予測さ
れた時系列データには、bn→∧bn=an/∧anなる関
係があるので、逆変換を施した時系列データ(求めたい
時系列データ)は次式のようになる。
Since the data processed by the preprocessing execution unit 18 is supplied to the prediction unit 14, the prediction unit 14 uses the parameters determined by the parameter determination unit 13 after a predetermined time elapses by the local fuzzy reconstruction method. Predict the value of the data in. At the time of this prediction, among the new time series data processed by the pre-processing execution unit 18, b 1 to b n− 1th data are embedded and predicted from the b n th value. ∧b n , ∧b n + 1 ,… ∧b m ,…
The post-processing execution unit 1 (hereinafter, the predicted value is indicated by adding a ∧ code)
Input to 9 and post-process data. As the post-processing, the reverse conversion of the pre-processing is performed. The time-series data when this inverse transformation is applied are ∧a n , ∧a n + 1 , ... ∧a m ,. Since the predicted time series data has a relationship of b n → ∧b n = a n / ∧a n , the inversely transformed time series data (time series data to be obtained) is as follows. .

【0027】[0027]

【数3】 (Equation 3)

【0028】上記のようにして後処理実行部19で求め
られた結果を出力部15及び予測結果格納部16に出力
する。出力部15は予測結果を出力し、予測結果格納部
16は予測結果を格納する。予測結果評価部17は、後
処理実行部19から得られる予測結果を上記所定時間が
経過した後の実際のデータと比較する。この実データは
データ格納部12から得られる。
The result obtained by the post-processing execution unit 19 as described above is output to the output unit 15 and the prediction result storage unit 16. The output unit 15 outputs the prediction result, and the prediction result storage unit 16 stores the prediction result. The prediction result evaluation unit 17 compares the prediction result obtained from the post-processing execution unit 19 with the actual data after the predetermined time has elapsed. This actual data is obtained from the data storage unit 12.

【0029】上記予測データとその実データとの比較を
常時行い、予測誤差率または相関係数が悪化した場合に
は、対象とする系のダイナミックスが変化したものと判
断し、パラメータ決定部13に各パラメータの値を再決
定させる信号を出力する。
When the prediction error rate or the correlation coefficient is deteriorated by constantly comparing the above-mentioned predicted data with the actual data, it is judged that the dynamics of the target system has changed, and the parameter determination unit 13 is determined. A signal for redetermining the value of each parameter is output.

【0030】以下、所定の時系列データを例にとってパ
ラメータ決定部13における動作を図2、図3の各フロ
ーチャートを用いて詳細に説明する。この例では、入力
開始時点から130ステップ分のデータが得られてい
た。
The operation of the parameter determining unit 13 will be described in detail below with reference to the flowcharts of FIGS. 2 and 3 by taking predetermined time series data as an example. In this example, data for 130 steps was obtained from the time when the input was started.

【0031】まず、パラメータ決定部で埋め込み次元
n、遅れ時間τ、近傍に含まれるデータベクトル数Nの
値についてすべての組み合わせを求める(S21)。こ
の際、n、τ、Nについてそれぞれ上限値と下限値とを
予め定めておく。
First, the parameter determining unit obtains all combinations of the values of the embedding dimension n, the delay time τ, and the number N of data vectors included in the neighborhood (S21). At this time, an upper limit value and a lower limit value for n, τ, and N are determined in advance.

【0032】この例ではnを2〜6、τを3〜7、Nを
2〜8とした。nは2〜6の5種の値を取ることがで
き、同様にτは5種、Nは7種の値を取り得るので、そ
の組み合わせは5×5×7=175通り存在することに
なる。
In this example, n is 2 to 6, τ is 3 to 7, and N is 2 to 8. Since n can take 5 kinds of values of 2 to 6, τ can take 5 kinds of values, and N can take 7 kinds of values, there are 5 × 5 × 7 = 175 combinations. .

【0033】これら各組み合わせそれぞれについて、過
去データを用いて予測値と実測値との一致度を調べる。
予測開始時点から第130ステップまでのデータがデー
タ格納部12に格納されている場合、予測基準ステップ
を第αステップとし、その前のβステップ分のデータを
用いて第(α+1)ステップのデータの比を取り、処理
されたデータ予測を予測部14を用いて行うとともに、
後処理実行部19で逆変換を行って予測値を得る(S2
2)。
For each of these combinations, the degree of agreement between the predicted value and the actually measured value is examined using past data.
When the data from the start of prediction to the 130th step is stored in the data storage unit 12, the prediction reference step is set to the α step, and the β step data before that is used to convert the data of the (α + 1) th step. The ratio is calculated and the processed data is predicted using the prediction unit 14, and
The post-processing execution unit 19 performs inverse transformation to obtain a predicted value (S2
2).

【0034】α=121、β=20とすると、第102
ステップからから第121ステップまでのデータ(過去
データ)を用いて第122ステップのデータ(テストデ
ータ)の予測を行うことになる。
If α = 121 and β = 20, the 102nd
The data (test data) in the 122nd step is predicted using the data (past data) from the step to the 121st step.

【0035】同様に、α=122とすると、第103ス
テップから第122ステップまでのデータが過去データ
となり、第123ステップのデータがテストデータとな
る。 このようにして、α=122〜(122+γ)ステップ
までの予測を行う。この例ではγ=9として第122〜
130ステップまでの予測を行った。このように、その
時点で得られている最新のデータ群をテストデータとす
ることで、測定対象となる系の最新の状態を反映したア
トラクタが得られる。尚、β,γの値は適宜自由に設定
してよい。
Similarly, when α = 122, the data from the 103rd step to the 122nd step becomes the past data, and the data of the 123rd step becomes the test data. In this way, the prediction is performed up to α = 122 to (122 + γ) steps. In this example, γ = 9 and the 122nd to
The prediction was performed up to 130 steps. Thus, by using the latest data group obtained at that time as test data, an attractor reflecting the latest state of the system to be measured can be obtained. The values of β and γ may be set freely as appropriate.

【0036】これら第122〜第130ステップまでの
予測値と、データ格納部12に格納された第122〜第
130ステップの実際の値とを比較し、相関係数、平均
誤差、平均誤差率等の任意に設定される評価関数を用い
て評価値を算出する(S23)。 この評価値をすべてのパラメータ値の組み合わせ毎に
算出し(S24,25)、最も評価値の高い組み合わせ
を検出し(S26)、その時点での最適組み合わせとし
て予測部14に出力する(S27)。
The predicted values of the 122nd to 130th steps are compared with the actual values of the 122nd to 130th steps stored in the data storage unit 12, and the correlation coefficient, average error, average error rate, etc. An evaluation value is calculated by using the evaluation function that is set arbitrarily (S23). This evaluation value is calculated for each combination of all parameter values (S24, 25), the combination with the highest evaluation value is detected (S26), and the combination is output to the prediction unit 14 as the optimum combination at that time (S27).

【0037】この例ではn=3,τ=4,N=3という
値が得られた。
In this example, values of n = 3, τ = 4 and N = 3 were obtained.

【0038】予測部14では、上記最適組み合わせ(n
=3,τ=4,N=3)に従って、最新の観測データを
用いて予測を行う。この例では、上記最適組み合わせが
第131ステップ目のデータが得られるより前の時点で
算出されたので、この組み合わせを用いて第131ステ
ップ以降の予測を行った。
In the predicting unit 14, the optimum combination (n
= 3, τ = 4, N = 3), the prediction is performed using the latest observation data. In this example, since the optimum combination was calculated before the data of the 131st step was obtained, the prediction of the 131st step and thereafter was performed using this combination.

【0039】第131ステップ以降の予測結果は後処理
実行部19を介して出力部15に出力されるとともに、
予測結果格納部16に格納される。
The prediction results after the 131st step are output to the output unit 15 via the post-processing execution unit 19, and
It is stored in the prediction result storage unit 16.

【0040】予測結果評価部17では、常時最新入力部
11から得られる最新のδ個の実測値と、その実測値に
それぞれ対応する予測値とを比較し、相関係数、誤差、
誤差率等の評価関数を用いて実測値と予測値との評価を
行う(S31)。その評価値が所定の閾値よりも低い場
合にはパラメータ決定部13を作動させる信号を出力す
る(S32、33)。
The prediction result evaluation section 17 compares the latest δ actual measurement values which are always obtained from the latest input section 11 with the predicted values respectively corresponding to the actual measurement values, and calculates the correlation coefficient, error,
The evaluation value and the predicted value are evaluated using an evaluation function such as an error rate (S31). When the evaluation value is lower than a predetermined threshold value, a signal for operating the parameter determination unit 13 is output (S32, 33).

【0041】パラメータ決定部13では、この出力を受
けて、再度最適なパラメータの組み合わせを求めて予測
部14に出力する。
The parameter determining unit 13 receives this output, finds the optimum parameter combination again, and outputs it to the predicting unit 14.

【0042】以上説明したように最適なパラメータの組
み合わせが決定される。
As described above, the optimum combination of parameters is determined.

【0043】なお、上記例ではパラメータの決定評価基
準として、相関係数、誤差、誤差平均率等の評価関数を
用いているが、この評価関数は対象とする系の予測目的
に併せて任意に変えることができる。例えば、電力需要
の予測であれば、電力需要のピーク値での予測精度が要
求される。
In the above example, the evaluation function such as the correlation coefficient, the error, the error average rate, etc. is used as the evaluation criterion of the parameter, but this evaluation function is arbitrarily set in accordance with the prediction purpose of the target system. Can be changed. For example, when predicting power demand, prediction accuracy at the peak value of power demand is required.

【0044】このように、特別な精度が要求されれば、
この評価もパラメータ決定基準とする。
Thus, if special precision is required,
This evaluation is also a parameter determination standard.

【0045】以下、図4を用いて局所ファジィ再構成を
用いた予測部14の詳細な構成を説明する。
The detailed configuration of the prediction unit 14 using the local fuzzy reconstruction will be described below with reference to FIG.

【0046】アトラクタ再構成部42では、タケンスの
埋め込み理論を用いて、データ格納部12から得られる
データからn次元状態空間にデータベクトルのアトラク
タを再構成してn次元状態空間データベースを作成す
る。
The attractor reconstructing unit 42 reconstructs the attractor of the data vector in the n-dimensional state space from the data obtained from the data storage unit 12 using the Takens embedding theory to create the n-dimensional state space database.

【0047】43は処理対象データベクトル選択部、4
4は近傍ベクトル検出部、45はsステップ後ベクトル
検出部、46は軸成分検出部、47はファジィ推論部、
48はデータ予測値データ予測値生成部であり、これら
各部によって局所ファジィ再構成部が構成される。
Reference numeral 43 is a processing object data vector selection unit, 4
4 is a neighborhood vector detection unit, 45 is an s-step vector detection unit, 46 is an axial component detection unit, 47 is a fuzzy inference unit,
Reference numeral 48 is a data prediction value data prediction value generation unit, and these units form a local fuzzy reconstruction unit.

【0048】以下、各部の機能を詳細に説明する。The function of each unit will be described in detail below.

【0049】アトラクタ再構成部42では下式に示され
るベクトルx(t)を生成する。
The attractor reconstructing section 42 generates a vector x (t) represented by the following equation.

【0050】[0050]

【数4】x(t)=(y(t),y(t−τ),y(t−2
τ),…y(t−(n−1)τ)) t:(n-1)τ+1≦t≦N 埋め込み次元n及び遅れ時間τの値としてパラメータ決
定部13で決定された値を用いて埋め込み操作により状
態空間とアトラクタを再構成する。
X (t) = (y (t), y (t-τ), y (t-2)
τ), ... y (t− (n−1) τ)) t: (n−1) τ + 1 ≦ t ≦ N The values determined by the parameter determination unit 13 as the values of the embedding dimension n and the delay time τ are It is used to reconstruct the state space and attractor by embedding operations.

【0051】前述したように、このベクトルはn次元再
構成状態空間Rnの1点を示し、tを変化させると、こ
のn次元再構成状態空間に軌道が描ける。その例を図5
に示す。
As described above, this vector indicates one point in the n-dimensional reconstructed state space R n , and when t is changed, a trajectory can be drawn in this n-dimensional reconstructed state space. An example of this is shown in FIG.
Shown in

【0052】予測対象となるデータが決定論的カオスに
従う場合、図6に示すようにそのアトラクタは滑らかな
多様体となり、このアトラクタを用いてデータの予測を
行うことが可能となる。
When the data to be predicted follows deterministic chaos, the attractor becomes a smooth manifold as shown in FIG. 6, and it is possible to predict the data using this attractor.

【0053】次に、処理対象となるデータベクトル(通
常は最新の観測によって得られたデータベクトル)をz
(T)として、そのsステップ後のデータベクトルz(T
+s)の予測データベクトルz"(T+s)を以下のよう
に求める。
Next, the data vector to be processed (usually the data vector obtained by the latest observation) is z.
As (T), the data vector z (T
The predicted data vector z ″ (T + s) of + s) is obtained as follows.

【0054】処理対象データベクトル選択部43では、
処理対象となるデータベクトル[通常は最新のデータベ
クトルz(T)]を選択し、近傍ベクトル検出部44に出
力する。 近傍ベクトル検出部44では、アトラクタ再構成部42
内のデータベクトルから、z(T)の近傍にある近傍ベ
クトルx(i)を複数検出する[i∈N(z(T))、
N(z(T)):z(T)の近傍x(i)のインデック
スiの集合]。
In the processing object data vector selection unit 43,
A data vector to be processed [normally the latest data vector z (T)] is selected and output to the neighborhood vector detection unit 44. In the neighborhood vector detection unit 44, the attractor reconstruction unit 42
Detects a plurality of neighborhood vectors x (i) in the neighborhood of z (T) from the data vector in [iεN (z (T)),
N (z (T)): set of indices i of neighborhood x (i) of z (T)].

【0055】軸成分検出部46では、z(T)とx
(i)との軸成分を検出してファジィ推論部47に出力
する。
In the axis component detecting section 46, z (T) and x
The axis component with (i) is detected and output to the fuzzy inference unit 47.

【0056】sステップ後ベクトル検出部45では各x
(i)について、そのsステップ後のベクトルx(i+
s)を検出してファジィ推論部47に出力する。
After the s-step, the vector detection unit 45 detects each x
For (i), the vector x (i +
s) is detected and output to the fuzzy inference unit 47.

【0057】ファジィ推論部47では、各軸ごとにz
(T)とx(i)との成分値を比較し、その比較結果と
各x(i+s)における成分値とから、予測ベクトル
z"(T+s)の各成分値を決定する。これにより得ら
れる予測ベクトルz"(T+s)をデータ予測値生成部
48に出力する。
In the fuzzy inference unit 47, z is set for each axis.
The component values of (T) and x (i) are compared, and each component value of the prediction vector z ″ (T + s) is determined from the comparison result and the component value at each x (i + s). The prediction vector z ″ (T + s) is output to the data prediction value generation unit 48.

【0058】実データからなるアトラクタの軌道は通常
は理想的な多様体とならないこともあり、線形的に軸成
分を求めるよりも、ファジィ推論を用いて非線形的に軸
成分の決定を行うことが好ましい。
Since the trajectory of the attractor composed of actual data is not usually an ideal manifold, it is possible to determine the axial component nonlinearly using fuzzy inference rather than linearly determining the axial component. preferable.

【0059】以下にファジィ理論を用いた軸成分の決定
過程を以下に示す。
The process of determining the axial component using the fuzzy theory is shown below.

【0060】もしもデータが決定論的法則に従って生成
されたものであって、かつsの値が十分に小さければ、
x(i)がsステップ先のデータであるx(i+s)に
至る過程は、決定論に従ったダイナミズムに基づいてい
ると考えられる。
If the data were generated according to the deterministic law and the value of s is small enough,
It is considered that the process in which x (i) reaches x (i + s), which is s-step ahead data, is based on deterministic dynamism.

【0061】そして、このダイナミズムは以下のような
言語的表現で表すことができる。
This dynamism can be expressed by the following linguistic expressions.

【0062】[0062]

【数5】 IF x(T) is x(i) THEN x(T+s) is x(i+s) ここで、 x(T):n次元最構成状態空間におけるz
(T)の近傍のデータベクトルを表す集合 x(T+s):x(T)のsステップ後のデータベクトルを表
す集合 i∈N(z(T))、N(z(T)):z(T)の近傍x(i)のイ
ンデックスiの集合 x(i)はz(T)の近傍のデータベクトルであるから、ス
テップsがカオスの「初期値に対する鋭敏な依存性」に
より、決定論的因果性を失う以前であれば、状態z(T)
から状態z(T+s)のダイナミクスを、状態x(i)から状
態(i+s)のダイナミクスと近似的に等価であると仮定す
ることができる。
## EQU00005 ## IF x (T) is x (i) THEN x (T + s) is x (i + s) where x (T): z in the n-dimensional reconfigurable state space
A set x (T + s) representing a data vector in the vicinity of (T): a set representing a data vector after s steps of x (T) iεN (z (T)), N (z (T)): z ( Since the set of indices i of the neighborhood x (i) of T) x (i) is the data vector of the neighborhood of z (T), the step s is deterministic due to the "sensitive dependence on the initial value" of chaos. Before loss of causality, state z (T)
It can be assumed that the dynamics from state z (T + s) to is approximately equivalent to the dynamics from state x (i) to state (i + s).

【0063】n次元再構成状態空間に埋め込まれたアト
ラクタが、滑らかな多様体であるとき、z(T)からz
(T+s)へのベクトル距離は、z(T)からx(i)へのベク
トル距離によって影響される。すなわちz(T)から近い
x(i)の軌道ほどz(T)からz(T+s)への軌道におよぼ
す影響が大きく、遠いほどその影響が小さいと考える事
ができる。
When the attractor embedded in the n-dimensional reconstruction state space is a smooth manifold, z (T) to z
The vector distance to (T + s) is affected by the vector distance from z (T) to x (i). That is, it can be considered that an orbit of x (i) closer to z (T) has a larger influence on the orbit from z (T) to z (T + s), and a farther the influence is smaller.

【0064】ところで、By the way,

【0065】[0065]

【数6】 x(i)=(y(i), y(i−τ),…,y(i−(n−1)τ)) x(i+s)=(y(i+s), y(i+s−τ),…,y(i+s−(n−1τ)) …(1) であるので、n次元再構成状態空間におけるj軸に注目
すると式(1)は、
X (i) = (y (i), y (i−τ), ..., Y (i− (n−1) τ)) x (i + s) = (y (i + s), y (i + s) −τ), ..., y (i + s− (n−1τ)) (1) Therefore, focusing on the j axis in the n-dimensional reconstructed state space, the equation (1) becomes

【0066】[0066]

【数7】 IF aj(T) is yj(i) THEN aj(T+s) is y(i+s) (j=1〜n) …(2) ここで、 aj(T):z(T)の近傍値x(i)のn次元再構成状態空間
におけるj軸成分 aj(T+s):x(j+s)のn次元再構成状態空間におけ
るj軸成分 n:埋め込み次元数 と表す事ができる。
## EQU00007 ## IF aj (T) is yj (i) THEN aj (T + s) is y (i + s) (j = 1 to n) (2) where aj (T): neighborhood value of z (T) The j-axis component of x (i) in the n-dimensional reconstructed state space aj (T + s): the j-axis component of x (j + s) in the n-dimensional reconstructed state space n: embedded dimension number

【0067】また、z(T)からz(T+s)への軌道は、
z(T)からx(i)へのベクトル距離によって影響される
が、このベクトルの軌跡であるアトラクタは滑らかな多
様体であるので、この影響は非線形な形で表される。よ
ってその影響を非線形化するために、式(2)をファジィ
関数により表現すると、
The orbit from z (T) to z (T + s) is
Although affected by the vector distance from z (T) to x (i), this effect is expressed in a non-linear form because the attractor, which is the trajectory of this vector, is a smooth manifold. Therefore, in order to make the effect non-linear, if equation (2) is expressed by a fuzzy function,

【0068】[0068]

【数8】 IF aj(T) is y'j(i) THEN aj(T+s) is y'j(i+s) ただし(j=1〜n) …(3) なお、通常は関数y(i)をファジィ化する場合には
「〜」記号を用いるが、ここでは「'」記号を用いる。
[Equation 8] IF aj (T) is y'j (i) THEN aj (T + s) is y'j (i + s) where (j = 1 to n) (3) Note that normally the function y (i) is The symbol "-" is used for fuzzy conversion, but the symbol "'" is used here.

【0069】また、In addition,

【0070】[0070]

【数9】z(T)=(y(T), y(T−τ),…,y(T−
(n−1)τ)) であるので、z(T)のn次元再構成状態空間におけるj
軸成分はyj(T)となる。 よって、データベクトルz(T)のsステップ後のデータ
ベクトルz(T+s)の予測値をz”(T+s)とすると、そ
のj軸成分は、式(3)のaj(T)にyj(T)を代入しファ
ジィ推論をする事により、aj(T+s)として求める事が
できる。
## EQU00009 ## z (T) = (y (T), y (T-.tau)), ..., y (T-
(n−1) τ)), so j in the n-dimensional reconstruction state space of z (T)
The axis component is yj (T). Therefore, if the predicted value of the data vector z (T + s) after s steps of the data vector z (T) is z ″ (T + s), its j-axis component is yj (T) in aj (T) of the equation (3). ), And fuzzy inference is performed, it is possible to obtain as aj (T + s).

【0071】このように、パラメータ決定部13で求め
られた各パラメータの値と前処理実行部18と後処理実
行部19で求められた値を用いることにより、時系列デ
ータの予測を精度良く行うことができる。
As described above, the value of each parameter obtained by the parameter determining unit 13 and the values obtained by the pre-processing executing unit 18 and the post-processing executing unit 19 are used to accurately predict the time series data. be able to.

【0072】上記した第1形態では直前のデータとの比
を取る場合について述べて来たが、次の第2形態から第
5形態を用いても良い。
In the above-mentioned first embodiment, the case where the ratio with the immediately preceding data is taken has been described, but the following second to fifth embodiments may be used.

【0073】第2形態は直前のデータとの差を取るよう
にしたもので、処理をされて新しくできた時系列データ
は次のようになる。
In the second mode, the difference from the immediately preceding data is taken, and the time series data newly created by the processing is as follows.

【0074】[0074]

【数10】b1=a1−a2,b2=a2−a3,…,bn-1
=an-1−an,… その予測値に逆変換を施した時系列データは次のように
なる。
B 1 = a 1 -a 2 , b 2 = a 2 -a 3 , ..., b n-1
= A n-1 −a n , ... The time series data obtained by subjecting the predicted value to the inverse transformation is as follows.

【0075】[0075]

【数11】∧an=an−∧bn,∧an+1=an+1−∧b
n+1,…,∧am=an-1+m−∧b,… 第3形態はデータの常用対数を取るようにしたもので、
処理をされて新しくできた時系列データは次のようにな
る。
∧a n = a n −∧b n , ∧a n + 1 = a n + 1 −∧b
n + 1, ..., ∧a m = a n-1 + m -∧b m, ... third embodiment obtained by to take common logarithm of the data,
The newly created time series data after processing is as follows.

【0076】[0076]

【数12】b=loga1,b2=loga2,…,bn
=logan,… その予測値に逆変換を施した時系列データは次のように
なる。
## EQU12 ## b 1 = loga 1 , b 2 = loga 2 , ..., b n
= Loga n, ... time-series data that has been subjected to inverse transformation to the prediction value is as follows.

【0077】[0077]

【数13】 (Equation 13)

【0078】第4形態はデータの自然対数を取るように
したもので、処理をされて新しくできた時系列データは
次のようになる。
The fourth form is adapted to take the natural logarithm of the data, and the time series data newly created by the processing are as follows.

【0079】[0079]

【数14】 b1=lna1,b2=lna2,…,bn=lnan,… その予測値に逆変換を施した時系列データは次のように
なる。
[Mathematical formula-see original document] b 1 = lna 1 , b 2 = lna 2 , ..., Bn = lna n , .. Time series data obtained by subjecting the predicted value to inverse transformation is as follows.

【0080】[0080]

【数15】 (Equation 15)

【0081】第5形態は任意の関数を用いるようにした
もので、前処理に任意の関数を用い、後処理としてはそ
の逆関数を用いる。
In the fifth embodiment, an arbitrary function is used. An arbitrary function is used for preprocessing and its inverse function is used for postprocessing.

【0082】また、予測方法としては前述したグラムシ
ュミットの直交系法、テセレーション法、局所ファジイ
再構成法などが挙げられる。
As the prediction method, the above-described Gram-Schmidt orthogonal system method, tessellation method, local fuzzy reconstruction method, and the like can be mentioned.

【0083】[0083]

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
予測対象の時系列データに対して、直前のデータとの比
や差を取るなどの前処理を行って前処理が施された時系
列データを新たな予測対象として予測を行い、後処理と
してその逆変換をおこなうことにより予測値を求めるよ
うにしたので、予測精度の向上を図ることができる。
As described above, according to the present invention,
For the time-series data to be predicted, pre-processing such as taking the ratio or difference from the immediately preceding data is performed, and the time-series data that has been pre-processed is predicted as a new prediction target Since the predicted value is obtained by performing the inverse conversion, it is possible to improve the prediction accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】カオス時系列短期予測装置の機能ブロック図。FIG. 1 is a functional block diagram of a chaotic time series short-term prediction device.

【図2】パラメータの最適組み合わせの求め方を示すフ
ローチャート。
FIG. 2 is a flowchart showing how to find an optimum combination of parameters.

【図3】予測結果評価部の動作を表すフローチャート。FIG. 3 is a flowchart showing the operation of a prediction result evaluation unit.

【図4】予測部の機能ブロック図。FIG. 4 is a functional block diagram of a prediction unit.

【図5】データベクトルの軌跡の説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram of a trajectory of a data vector.

【図6】アトラクタの説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of an attractor.

【図7】時系列データの説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram of time series data.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…入力部 12…データ格納部 13…パラメータ決定部 14…予測部 15…出力部 16…予測結果格納部 17…予測結果評価部 18…前処理実行部 19…後処理実行部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Input part 12 ... Data storage part 13 ... Parameter determination part 14 ... Prediction part 15 ... Output part 16 ... Prediction result storage part 17 ... Prediction result evaluation part 18 ... Pre-processing execution part 19 ... Post-processing execution part

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 時系列データの埋め込み操作を行ってn
次元状態空間に前記時系列データのアトラクタを再構成
してデータ予測を行うカオス時系列短期予測装置であっ
て、 時系列データ実測値を格納するデータ格納手段と、 このデータ格納手段に格納されている時系列データを前
処理する前処理実行部と、 データベクトルの成分となるパラメータの選定を行うパ
ラメータ決定手段と、 前記前処理実行部で前処理された時系列データが供給さ
れ、前記パラメータ決定手段で決定されたパラメータに
従って、時系列データからデータベクトルを生成すると
ともに、アトラクタの再構成を行って予測値を求める予
測手段と、 この予測手段で予測された予測値に前記前処理の逆変換
を行う後処理実行部と、 この後処理実行部で後処理さ
れた前記予測値を格納する予測結果格納手段と、 時系
列データ実測値に対して、該実測値に対応する予測値を
前記後処理実行部から検出するとともに、実測値と予測
値とを比較して予測精度を評価する予測結果評価手段と
を有し、 前記パラメータ決定手段は、前記パラメータの各組み合
わせに対して、それぞれ前記予測手段にて前記過去デー
タに基づいてサンプルデータの予測値を求め、求められ
た値と実際のサンプルデータの値とを比較して、サンプ
ルデータの予測精度が最も高くなるパラメータの組み合
わせを選択して前記予測手段に出力するとともに、 前記予測結果評価手段で予測精度が閾値よりも小さくな
った場合には、パラメータの組み合わせを再選択するこ
とを特徴とするカオス時系列短期予測装置。
1. A method for embedding time series data to perform n
A chaotic time-series short-term predictor for reconstructing the attractor of the time-series data in a dimensional state space to perform data prediction, the data storage means storing the time-series data measured value, and the data storage means stored in the data storage means. Pre-processing execution unit for pre-processing the time-series data, parameter determining means for selecting a parameter to be a component of the data vector, and time-series data pre-processed by the pre-processing execution unit are supplied to determine the parameters. Predicting means for generating a data vector from the time-series data according to the parameter determined by the means, and for reconstructing the attractor to obtain a predicted value; and an inverse conversion of the preprocessing to the predicted value predicted by the predicting means. A post-processing execution unit that performs the above, a prediction result storage unit that stores the prediction value post-processed by the post-processing execution unit, and time-series data measurement For the value, the predicted value corresponding to the actual measurement value is detected from the post-processing execution unit, and a prediction result evaluation unit that evaluates the prediction accuracy by comparing the actual measurement value and the predicted value is included, and the parameter Determining means, for each combination of the parameters, to obtain a predicted value of the sample data based on the past data in the prediction means, respectively, by comparing the obtained value and the value of the actual sample data, A combination of parameters that maximizes the prediction accuracy of the sample data is selected and output to the prediction means, and when the prediction accuracy of the prediction result evaluation means becomes smaller than a threshold value, the combination of parameters is reselected. A chaotic time series short-term predictor characterized by the above.
【請求項2】 前記予測手段は、 前記再構成されたアトラクタを用いて、処理対象データ
ベクトル近傍に位置する近傍ベクトルを複数検出する近
傍ベクトル検出手段と、 処理対象となる軸成分について、前記検出された各近傍
ベクトルの該軸成分値と前記処理対象データベクトルの
該軸成分値との差を検出する軸成分検出手段と、 前記
各近傍ベクトルの所定ステップ後の該軸成分値を検出
し、もとのデータベクトルでの前記差が小さいものとの
差が小さくなるように、前記処理対象データベクトルの
該軸成分の所定ステップ後の成分値を決定するファジィ
推論部と、 前記軸成分決定部での処理結果を時系列データに変換し
てデータの予測値を生成するデータ予測値生成部と、を
有する局所ファジィ再構成手段を備えたことを特徴とす
る請求項1記載のカオス時系列短期予測装置。
2. The predicting means uses the reconstructed attractor to detect a plurality of neighboring vectors located in the vicinity of a data vector to be processed, and a detecting means for the axis component to be processed. Axis component detecting means for detecting a difference between the axis component value of each neighborhood vector and the axis component value of the processing target data vector, and detecting the axis component value after a predetermined step of each neighborhood vector, A fuzzy inference unit that determines a component value of the axis component of the processing target data vector after a predetermined step so that a difference from the original data vector having a small difference becomes small; and the axis component determination unit. A local fuzzy reconstructing unit having: a data prediction value generation unit that converts the processing result in step S1 into time series data to generate a data prediction value. 1 chaotic time series short-term prediction device as claimed.
【請求項3】 前記前処理実行部は直前の時系列データ
との比あるいは差を取ることを特徴とする請求項1記載
のカオス時系列短期予測装置。
3. The chaotic time series short-term prediction device according to claim 1, wherein the preprocessing execution unit takes a ratio or a difference from immediately preceding time series data.
【請求項4】 前記前処理実行部は時系列データの常用
対数あるいは自然対数を取ることを特徴とする請求項1
記載のカオス時系列短期予測装置。
4. The preprocessing execution unit takes a common logarithm or a natural logarithm of the time series data.
The described chaotic time series short-term prediction device.
【請求項5】 前記前処理実行部に任意の関数を用いる
ことを特徴とする請求項1記載のカオス時系列短期予測
装置。
5. The chaotic time series short-term prediction device according to claim 1, wherein an arbitrary function is used in the preprocessing execution unit.
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