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时间序列分析与建模简介

第五章时间序列分析与建模简介
时间序列建模( Modelling viatime series )。

时间序列分析与建模是数理统计的重要分支,其主要学术贡献人是Box和Jenkins。

本章扼要介绍吴宪民和Pandit的工作,仅要求一般了解当前时间序列分析与建模的一些主要结果。

参考书:“时间序列及系统分析与应用(美)吴宪民,机械工业出版社(1988)TP13/66。

引言
根据对系统观测得出的按照时间顺序排列的数据,通过曲线拟合和参数估计或者谱分析,建立数学模型的理论与方法,理论基础是数理统计。

有时域和频域两类建模方法,这里概括介绍时域方法,即基于曲线拟合与参数估计(如最小二乘法)的方法。

常用于经济系统建模(如市场预测、经济规划)、气象与水文预报、环境与地震信号处理和天文等学科的信号处理等等。

§5—1 ARMA模型分析
一、模型类
把具有相关性的观测数据组成的时间序列{x k }视为以正态同分布白噪声序列{ a k }为输入的动态系统的输出。

用差分模型ARMA (n,m) 为Φ(z-1)xk= θ(z-1)a k式
(5-1-1)
其中:Φ (z -1) = 1- φ1 z -1-…- φn z-n
θ (z -1) = 1- θ1 z -1-…- θm z-m
离散传函
式(5-1-2)
为与参考书符号一致,以下用B表示时间后移算子
即: B xk = x k -1 B即z -1,B 2即z -2…
Φ (B)=0的根为系统的极点,若全部落在单位园内则系统稳定;θ(B)=0的根为系统的零点,若全部在单位园内则系统逆稳定。

二、关于格林函数和时间序列的稳定性
1.格林函数Gi
格林函数G i 用以把x t 表示成a t 及at 既往值的线性组合。

式(5-1-3)
G I 可以由下式用长除法求得:
例1.A R(1): xt - φ1x t-1 = a t
x B B B
a B B a a t t t j t j j ==-=+++=-=∞∑θφφφφφ()()()1111112210 )()()(111---=z z z G φθ∑∞=-=0j j t j t a G
x。

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