具有引导变量的多层递阶方法在八五五农场天气预报中的应用
摘要
多层递阶方法自上世纪八十年代提出以来就引起了广泛的重视，应用于石油、经济、气象、金融、水利等领域。并在应用中不断的改进、完善。多层递阶方法包括多层递阶辨识、多层递阶预报和多层递阶控制。特别是多层递阶预报方法，其本质是把对系统的状态预报分为两部分，对系统时变参数的预报和在此基础上的对系统的状态预报。由于它充分考虑了系统的时变的特性，因此大大地提高了预报精度。多层递阶预报方法已成为我国长期和超长期天气预报十大主要方法之一。本文对多层递阶基本问题做了简要的叙述，紧紧围绕多层递阶预报方法发展的两个新方向，即多模型、多算法的综合预报模式和带有引导变量模型的预报模式，并对其进行改进，利用改进后的模型和算法对八五五农场的月平均气温进行了具体预报，预报的效果令人满意。
Multi-level Recursive Method has been attached much weight since the eighties of the 20th century and was used in many fields such as petroleum, meteorology, finance, economy and so on. It has been improved. Multi-level Recursive Method include Multi-level Recursive identification, Multi-level Recursive prediction and Multi-level Recursive control. Especially, in the essence, Multi-level Recursive predication method divides the condition on system into two parts : time-varying parameters predication and the condition predication on system on the basis of the former. The progress case of theory and application investigation of this method is introduced and improved. In this paper the author use the Multi-level Recursive Method in the weather prediction of 855 Farm. The result of predication is very satisfied.
Multi-level Recursive Method has been attached much weight since the eighties of the 20th century and was used in many fields such as petroleum, meteorology, finance, economy and so on. It has been improved. Multi-level Recursive Method include Multi-level Recursive identification, Multi-level Recursive prediction and Multi-level Recursive control. Especially, in the essence, Multi-level Recursive predication method divides the condition on system into two parts : time-varying parameters predication and the condition predication on system on the basis of the former. The progress case of theory and application investigation of this method is introduced and improved. In this paper the author use the Multi-level Recursive Method in the weather prediction of 855 Farm. The result of predication is very satisfied.
引文
[1] 韩志刚．动态系统预报的一种新方法[J]．自动化学报，1983，9(3)161—168
[2] 韩志刚．动态系统时变参数辨识[J]．自动化学报，1984,10(4)．330-337．
[3] 汤兵勇，张海涛．环境系统工程[M]．北京：环境出版社，1992．
[4] 李邦宪．动态系统预测的多层递阶方法[M]．北京：气象出版社，1996．
[5] Sjober J, Zhang Q,Ljung L,et al.Nonlinear black-box modeling in systerm identification: a unified overview[J] .Automatica, 1995,31 (12): 1691-1724
[6] Burr D.J..Experiments on Neural Net Recognition of Spoken and Written Text.IEEE Trans.Acoust.,Speech,Signal Processing, 1988,36:1162-1168
[7] Gorman,R.P.snd S ejnowski,T.J..Leamed Classification of Sonar Targets Using a Massively Parallel Network.IEEE Trans.Acoust.,Speech,Signal,Processing, 1988,36: 1135-1140
[8] Hopfield,J.J..Neural Networks and Physical Systerms with Emergent Collective Computational Abilities.proc. Nat. Acad Sci. US,1982,79: 2554-2558
[9] Hopfield,J.J.. and Tank, D.W..Neural Computation of Decision in Optimization problems. Biolog. Cybem., 1985,52:141-152
[10] 乔俊伟，詹永麒，施光林，基于结构的拟神经元网络建模与优化方法研究，机械工程学报，2002，01
[11] 王旭东、邵惠鹤，RBF神经元网络在非线性系统建模中的应用，控
制理论与应用，1997，01
[12] 刘祖润、张志飞，基于拉盖尔神经网络多维非线性系统建模的研究，自动化与仪表 1999，02
[13] 王永骥、吴庆、王宏，基于神经状态空间的非线性系统建模的研究，系统仿真学报，2001，增刊
[14] 李峰、李树荣、刘先广，基于动态神经网络的非线性系统建模及控制，石油大学学报，2002，02
[15] 任雪梅，用神经元网络进行连续非线性系统建模的研究，控制理论与应用，1999，02
[16] 何谦、李宏光，非线性系统建模的复合型模糊神经网络研究，北京华工大学学报，2000，04
[17] 熊智华、王雄、徐用懋，基于分布式神经网络递推预报误差算法的非线性系统建模，信息与控制，2000，05
[18] 杨凌，人工神经元网络用于非线性系统建模的几个问题，甘肃科技，2002，07
[19] 刘妹琴、沈轶、廖晓昕，一类新的RBF神经网络在非线性系统建模中的应用，控制与决策，2001，03
[20] 王宏伟、马广富，基于模糊规则的非线性系统建模方法，控制理论与应用，2000，03
[21] 陈建勋、席欲庚、张钟俊，模糊规则的学习及其在非线性系统建模中的应用，自动化学报，1997，07
[22] 冯利华．登陆台风的多层递阶预报[J]．海洋预报，1999,16(1)：29-34．
[23] 聂桂珍，任崇．用多层递阶周期分析作西沙海区热带气旋长期预报[J]．海洋预报，1997,14(2)：53-57．
[24] 周家斌，黄嘉佑．近年来中国统计气象学的新进展[J]．气象学报，1997,55(3)：296-303．
[25] 王博，马跃先．月径流序列的多层递阶预报研究[J]．系统工程理论与实践，1999,(7)：132-135．
[26] 卢华友，郭元裕．利用多层递阶回归分析制定水库优化调度函数的研究[J]．水利学报，1998，(12)：71-77．
[27] 汪四水，张孝羲．多层递阶法在稻纵卷叶螟长期预报中的应用[J]．西南农业大学学报，1998,20(5)：523-527．
[28] 闫冀楠，张维．利用MLPOM对上海股市时变CAPM的实证研究[J]．预测，1998，(2)：60-62．
[29] 徐纲，许志英．汇率波动的预测研究[J]．上海大学学报(自然科学版)，1999,5(5)：441-444．
[30] 郭飞，朱学愚．多层递阶非平稳时间序列模型预测矿坑涌水量[J]．南京大学学报(自然科学版)，2000,36(3)：300-304．
[30] 段玉波、陈广义、周毅平，石油产量的多层递阶预报，石油学报，1995，02
[31] 郑飞、汤兵勇，一类区域经济差异的预测方法研究，黑龙江大学自然科学学报 2000，02
[32] 李焕荣，一种改进的多层递阶预报方法及其应用，系统工程。1997，03
[33] 王琼、姜建国等，国民经济增长率的自适应预报，大庆石油学院学报，2001，02
[34] 汤兵勇，一类时间序列预报的双层引导变量模型，控制与决策，1996，03
[35] 陈孝源，因子的可预报性和预报模型实用性研究初探，大气科学，1994．01
[36] 秦滨、杨艳梅、韩志刚，一类带有输入扰动的非线形系统的参数估计，1997，06
[37] 韩志刚，蒋爱平．自适应辨识、预报和控制多层递阶途径[M]．哈尔滨：黑龙江教育出版社，1995．
[38] 李小泉．美国长期天气预报的新发展——发布气候展望．中国气象．1995年09期。
[39] 曹杰等，灰色时变参数模型及对气候预报的应用，大气科学，1995，06
[40] 汪玉春等，天然气消费需求动态预测新方法，石油规划设计，1999，10(5)
[41] 周家斌、黄嘉佑，迅速发展的中国统计气象学，新疆气象，1999，04
[42] 温季、高军省等，蒸发蒸腾量的随机模拟与预报研究现状和发展趋势，西北水资源与水工程，1999，02
[43] 何关钰，非线性随机离散系统状态估值的测度变换，上海交通大学学报，1994，05
[44] 张希农、张景绘，多输入多输出非线性系统的一种函数级数模型，应用力学学报，1998，03
[45] 王春芳、留永强，动态系统的预报方法，中国海洋平台，1998，04
[46] 张万诚、王宇、曹杰，非线性动态系统预报的一种方法初探，大气科学，1997，01
[47] 夏昌浩、张毓哲，电力系统负荷预报方法综述，电力学报，2001，02
[48] 张海清、袁文良、王宗贝，中长期天气预报方法探讨，河南气象，1999，03
[49] 杨培永，中，长期预报中的关联分析方法，四川气象，1998，03
[50] 韩志刚，汤兵勇．参数预报自适应控制方法及其在农业中的应用[J]．控制理论与应用，1985，2(4)：44-52．
[51] 韩志刚．稳定的参数自适应控制系统及其应用[J]．控制理论与应用，1987,4(4)：76-81．
[52] 韩志刚，汤兵勇，陈福厚，等．一类具有引导变量的模型的分析[J]．控制与决策，1993，8(5)：385-388．
[53] 韩志刚．结构随机变化系统的多层递阶预报[J]．自动化学报，1990,16(5)：424-428．
[54] 韩志刚．动态系统预报的多模型多算法综合模式[J]．系统工程学报，1991，6(2)：27-33．
[55] 奥斯特隆姆KJ．随机控制理论导论。北京：科学出版社，1983
[56] 邓自立．最优滤波理论及应用．哈尔滨工业大学出版社，2000
[57] Wiener N. The Extrapolation, Interpolation and Smoothing of Stationary Time series. New York, 1949
[58] 王运格,王群．多层递阶预报方法及其改进[J]．河北师范大学学报(自然科学版)，1998,22(4)：459-461．
[59] 张万诚，王崇．非线性动念系统预报的一种方法初探[J]．大气科学，1997，21(1)：118-123．
[60] 韩志刚．多层递阶方法及其应用[M]．北京：科学出版社，1989．
[61] 韩志刚．非线性自适应控制系统设计的一种方法[J]．控制与决策，1990,5(6)：39-45．
[62] 韩志刚．同参数估计对偶的自适应控制算法[J]．控制理论与应用，1992，9(4)：374-379．
[63] 韩志刚．自适应控制系统设计的参数辨识途径[J]．自动化学报，1992，18(6)：712-715．
[64] 杨超、洪冠新、宋寿峰，直升机飞行动力学仿射非线性系统建模，北京航空航天大学学报，1997，04
[65] M.Farge. Wavelets and Turbulence.Proceedings of The IEEE. 1996,84(4)639-669
[66] 刘贵忠，邸双亮．小波分析及应用．西安电子科技大学出版社．1992：1-200
[67] 钱伟民，柴根象．半参数回归模型的小波估计的强逼近．中国科学(A辑)1999，29(3)：233-240
[68] 张宇发，多层递阶周期分析模型预测贵州春夏旱，贵州气象，1999，3
[69] 王洪桥，王玲，杨艳梅，一种有效的长期天气预报模式及其应用，黑龙江大学自然科学学报，1997，03
[70] 冯利华，多层递阶方法在洪水预报中的应用，水文，1999，04
[71] 杨金忠，蔡树英，地下水动态预报的多层递阶组合模型，水科学进展，1995，02
[72] 雷晓云，陈惠源，干旱地区地表水资源预测的多层递阶组合模型，灌溉排水1998，17(4)
[73] 冯利华，地震活动趋势的多层递阶预报，灾害学，1999，14(04)
[74] 张柏东，张明波，等中国控制系统计算机辅助设计工程化软件系统自适应与多层递阶子系统，黑龙江大学自然科学学报，1994，11
[75] 张晓东，韩志刚，一种改进的多层递阶预报方法研究，哈尔滨工业大学学报，2002，34(03)
[76] 俞钟棋，马秀兰春季平均的多层递阶长期预报，运筹与管理，1995，4(02)
[77] 席裕庚，许晓鸣．预测控制的研究现状和多层智能预测控制．控制理论及应用，1989,6(2)：1～7
[78] 何关钰，线性观测非线性离散系统的递推滤波，上海交通大学学报，1992，26(01)
[79] 胡泽新，多变量系统无模型控制新方法，中国控制与决策学术年会论文集，1993，576～580
[80] 王士同，神经模糊系统及其应用，北京：北京航空航天大学出版社，1998
[81] Han zhigang The synthetic prediction pattern of multiple Model systerm S[J] science and systerms /engineering 1993 2(1)75-83
[2] 韩志刚．动态系统时变参数辨识[J]．自动化学报，1984,10(4)．330-337．
[3] 汤兵勇，张海涛．环境系统工程[M]．北京：环境出版社，1992．
[4] 李邦宪．动态系统预测的多层递阶方法[M]．北京：气象出版社，1996．
[5] Sjober J, Zhang Q,Ljung L,et al.Nonlinear black-box modeling in systerm identification: a unified overview[J] .Automatica, 1995,31 (12): 1691-1724
[6] Burr D.J..Experiments on Neural Net Recognition of Spoken and Written Text.IEEE Trans.Acoust.,Speech,Signal Processing, 1988,36:1162-1168
[7] Gorman,R.P.snd S ejnowski,T.J..Leamed Classification of Sonar Targets Using a Massively Parallel Network.IEEE Trans.Acoust.,Speech,Signal,Processing, 1988,36: 1135-1140
[8] Hopfield,J.J..Neural Networks and Physical Systerms with Emergent Collective Computational Abilities.proc. Nat. Acad Sci. US,1982,79: 2554-2558
[9] Hopfield,J.J.. and Tank, D.W..Neural Computation of Decision in Optimization problems. Biolog. Cybem., 1985,52:141-152
[10] 乔俊伟，詹永麒，施光林，基于结构的拟神经元网络建模与优化方法研究，机械工程学报，2002，01
[11] 王旭东、邵惠鹤，RBF神经元网络在非线性系统建模中的应用，控
制理论与应用，1997，01
[12] 刘祖润、张志飞，基于拉盖尔神经网络多维非线性系统建模的研究，自动化与仪表 1999，02
[13] 王永骥、吴庆、王宏，基于神经状态空间的非线性系统建模的研究，系统仿真学报，2001，增刊
[14] 李峰、李树荣、刘先广，基于动态神经网络的非线性系统建模及控制，石油大学学报，2002，02
[15] 任雪梅，用神经元网络进行连续非线性系统建模的研究，控制理论与应用，1999，02
[16] 何谦、李宏光，非线性系统建模的复合型模糊神经网络研究，北京华工大学学报，2000，04
[17] 熊智华、王雄、徐用懋，基于分布式神经网络递推预报误差算法的非线性系统建模，信息与控制，2000，05
[18] 杨凌，人工神经元网络用于非线性系统建模的几个问题，甘肃科技，2002，07
[19] 刘妹琴、沈轶、廖晓昕，一类新的RBF神经网络在非线性系统建模中的应用，控制与决策，2001，03
[20] 王宏伟、马广富，基于模糊规则的非线性系统建模方法，控制理论与应用，2000，03
[21] 陈建勋、席欲庚、张钟俊，模糊规则的学习及其在非线性系统建模中的应用，自动化学报，1997，07
[22] 冯利华．登陆台风的多层递阶预报[J]．海洋预报，1999,16(1)：29-34．
[23] 聂桂珍，任崇．用多层递阶周期分析作西沙海区热带气旋长期预报[J]．海洋预报，1997,14(2)：53-57．
[24] 周家斌，黄嘉佑．近年来中国统计气象学的新进展[J]．气象学报，1997,55(3)：296-303．
[25] 王博，马跃先．月径流序列的多层递阶预报研究[J]．系统工程理论与实践，1999,(7)：132-135．
[26] 卢华友，郭元裕．利用多层递阶回归分析制定水库优化调度函数的研究[J]．水利学报，1998，(12)：71-77．
[27] 汪四水，张孝羲．多层递阶法在稻纵卷叶螟长期预报中的应用[J]．西南农业大学学报，1998,20(5)：523-527．
[28] 闫冀楠，张维．利用MLPOM对上海股市时变CAPM的实证研究[J]．预测，1998，(2)：60-62．
[29] 徐纲，许志英．汇率波动的预测研究[J]．上海大学学报(自然科学版)，1999,5(5)：441-444．
[30] 郭飞，朱学愚．多层递阶非平稳时间序列模型预测矿坑涌水量[J]．南京大学学报(自然科学版)，2000,36(3)：300-304．
[30] 段玉波、陈广义、周毅平，石油产量的多层递阶预报，石油学报，1995，02
[31] 郑飞、汤兵勇，一类区域经济差异的预测方法研究，黑龙江大学自然科学学报 2000，02
[32] 李焕荣，一种改进的多层递阶预报方法及其应用，系统工程。1997，03
[33] 王琼、姜建国等，国民经济增长率的自适应预报，大庆石油学院学报，2001，02
[34] 汤兵勇，一类时间序列预报的双层引导变量模型，控制与决策，1996，03
[35] 陈孝源，因子的可预报性和预报模型实用性研究初探，大气科学，1994．01
[36] 秦滨、杨艳梅、韩志刚，一类带有输入扰动的非线形系统的参数估计，1997，06
[37] 韩志刚，蒋爱平．自适应辨识、预报和控制多层递阶途径[M]．哈尔滨：黑龙江教育出版社，1995．
[38] 李小泉．美国长期天气预报的新发展——发布气候展望．中国气象．1995年09期。
[39] 曹杰等，灰色时变参数模型及对气候预报的应用，大气科学，1995，06
[40] 汪玉春等，天然气消费需求动态预测新方法，石油规划设计，1999，10(5)
[41] 周家斌、黄嘉佑，迅速发展的中国统计气象学，新疆气象，1999，04
[42] 温季、高军省等，蒸发蒸腾量的随机模拟与预报研究现状和发展趋势，西北水资源与水工程，1999，02
[43] 何关钰，非线性随机离散系统状态估值的测度变换，上海交通大学学报，1994，05
[44] 张希农、张景绘，多输入多输出非线性系统的一种函数级数模型，应用力学学报，1998，03
[45] 王春芳、留永强，动态系统的预报方法，中国海洋平台，1998，04
[46] 张万诚、王宇、曹杰，非线性动态系统预报的一种方法初探，大气科学，1997，01
[47] 夏昌浩、张毓哲，电力系统负荷预报方法综述，电力学报，2001，02
[48] 张海清、袁文良、王宗贝，中长期天气预报方法探讨，河南气象，1999，03
[49] 杨培永，中，长期预报中的关联分析方法，四川气象，1998，03
[50] 韩志刚，汤兵勇．参数预报自适应控制方法及其在农业中的应用[J]．控制理论与应用，1985，2(4)：44-52．
[51] 韩志刚．稳定的参数自适应控制系统及其应用[J]．控制理论与应用，1987,4(4)：76-81．
[52] 韩志刚，汤兵勇，陈福厚，等．一类具有引导变量的模型的分析[J]．控制与决策，1993，8(5)：385-388．
[53] 韩志刚．结构随机变化系统的多层递阶预报[J]．自动化学报，1990,16(5)：424-428．
[54] 韩志刚．动态系统预报的多模型多算法综合模式[J]．系统工程学报，1991，6(2)：27-33．
[55] 奥斯特隆姆KJ．随机控制理论导论。北京：科学出版社，1983
[56] 邓自立．最优滤波理论及应用．哈尔滨工业大学出版社，2000
[57] Wiener N. The Extrapolation, Interpolation and Smoothing of Stationary Time series. New York, 1949
[58] 王运格,王群．多层递阶预报方法及其改进[J]．河北师范大学学报(自然科学版)，1998,22(4)：459-461．
[59] 张万诚，王崇．非线性动念系统预报的一种方法初探[J]．大气科学，1997，21(1)：118-123．
[60] 韩志刚．多层递阶方法及其应用[M]．北京：科学出版社，1989．
[61] 韩志刚．非线性自适应控制系统设计的一种方法[J]．控制与决策，1990,5(6)：39-45．
[62] 韩志刚．同参数估计对偶的自适应控制算法[J]．控制理论与应用，1992，9(4)：374-379．
[63] 韩志刚．自适应控制系统设计的参数辨识途径[J]．自动化学报，1992，18(6)：712-715．
[64] 杨超、洪冠新、宋寿峰，直升机飞行动力学仿射非线性系统建模，北京航空航天大学学报，1997，04
[65] M.Farge. Wavelets and Turbulence.Proceedings of The IEEE. 1996,84(4)639-669
[66] 刘贵忠，邸双亮．小波分析及应用．西安电子科技大学出版社．1992：1-200
[67] 钱伟民，柴根象．半参数回归模型的小波估计的强逼近．中国科学(A辑)1999，29(3)：233-240
[68] 张宇发，多层递阶周期分析模型预测贵州春夏旱，贵州气象，1999，3
[69] 王洪桥，王玲，杨艳梅，一种有效的长期天气预报模式及其应用，黑龙江大学自然科学学报，1997，03
[70] 冯利华，多层递阶方法在洪水预报中的应用，水文，1999，04
[71] 杨金忠，蔡树英，地下水动态预报的多层递阶组合模型，水科学进展，1995，02
[72] 雷晓云，陈惠源，干旱地区地表水资源预测的多层递阶组合模型，灌溉排水1998，17(4)
[73] 冯利华，地震活动趋势的多层递阶预报，灾害学，1999，14(04)
[74] 张柏东，张明波，等中国控制系统计算机辅助设计工程化软件系统自适应与多层递阶子系统，黑龙江大学自然科学学报，1994，11
[75] 张晓东，韩志刚，一种改进的多层递阶预报方法研究，哈尔滨工业大学学报，2002，34(03)
[76] 俞钟棋，马秀兰春季平均的多层递阶长期预报，运筹与管理，1995，4(02)
[77] 席裕庚，许晓鸣．预测控制的研究现状和多层智能预测控制．控制理论及应用，1989,6(2)：1～7
[78] 何关钰，线性观测非线性离散系统的递推滤波，上海交通大学学报，1992，26(01)
[79] 胡泽新，多变量系统无模型控制新方法，中国控制与决策学术年会论文集，1993，576～580
[80] 王士同，神经模糊系统及其应用，北京：北京航空航天大学出版社，1998
[81] Han zhigang The synthetic prediction pattern of multiple Model systerm S[J] science and systerms /engineering 1993 2(1)75-83