复杂系统的高维混沌时间序列分析与预测研究

批准号:
61773087
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
韩敏
依托单位:
学科分类:
F0301.控制理论与技术
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
王钧、杨素英、许美玲、郑丹晨、任伟杰、张成坤、钟凯、张淑慧、冯守渤
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中文摘要
具有混沌特性的复杂系统广泛存在于自然界的各个领域,通过对观测到的混沌时间序列进行研究,有助于揭示复杂系统的运行机理,逐渐成为研究复杂系统的主要手段。随着信息技术的发展,从气象、环境、海洋等复杂系统观测到的混沌时间序列呈现出高维、时变、大样本等新的特性,对复杂系统的分析与建模提出了更高的要求。本项目拟从以下四个方面展开研究:1)研究高维混沌时间序列的相关性与因果分析,确定复杂系统影响变量间的相互关系,为预测建模提供理论依据;2)针对具有时变特性的混沌时间序列,提出适用于动态变化环境和大样本数据的在线学习方法,实时预测复杂系统的变化趋势;3)建立深度神经网络,提取海量高维混沌时间序列的有效特征,并引入反馈机制描述其时序特征;4)研究优化方法,实现输入变量选择、模型结构和参数优化,提高预测准确性。本项目提出混沌时间序列分析与建模的新思路,对实际复杂系统进行预测和调控,实现前瞻预报与辅助决策。
英文摘要
Complex systems with chaotic characteristics exist in various natural fields. Research on observed chaotic time series has gradually become the primary means for studying the complex systems and it is helpful to reveal the operation mechanism of the complex systems. With the development of information technology, the chaotic time series observed from complex systems, such as meteorology, environment and ocean system, show high-dimensional, time-varying and large-sample characteristics, which put forward higher demand for analysis and modeling of complex systems. This project spreads out from the four following respects: 1) We study the correlation and causality analysis methods of high-dimensional chaotic time series, determine the relationship between influencing variables of complex systems, and provide theoretical basis for predicting and modeling; 2) Aiming at the chaotic time series with time-varying characteristics, we propose an online learning method for dynamic environment and large sample data, which is used to forecast the trend of complex system in real time; 3) We establish the deep neural networks to extract the effective characteristics of massive high-dimensional chaotic time series, and introduce the feedback mechanism to describe the sequential characteristic of time series; 4) We research the optimization method, which can optimize the process of selecting input variables, model structures and parameters, and finally improve the prediction accuracy. This project presents new ideas for chaotic time series analysis and modeling, which can be used to predict and control the actual complex systems, and then realize advanced prediction and assistant decision.
本项目研究具有高维、时变、大样本等特性的混沌时间序列,实现气象、环境、海洋等复杂系统的分析与建模,探究复杂系统的运行机理和发展趋势。本项目从以下四个方面展开研究:1)挖掘高维混沌时间序列的潜在信息,建立因果关系网络;2)研究在线学习方法,实时预测混沌时间序列变化趋势;3)针对海量高维混沌时间序列,建立深度反馈神经网络;4)研究优化方法,优化模型输入变量、结构和参数。在基金的资助下,项目组发表高水平期刊论文27篇、国际会议论文12篇。代表性研究成果发表于国际顶级期刊IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems、IEEE Transactions on Cybernetics、IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering等和国内知名期刊《自动化学报》等上。项目组申请发明专利5项,其中授权专利1项、公开专利4项。此外,项目组培养了博士生6名、硕士生12名。本项目的研究方法是复杂系统分析与建模的重要手段,具有广阔的应用前景。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.16383/j.aas.c180102
发表时间:2021
期刊:自动化学报
影响因子:--
作者:张檬;韩敏
通讯作者:韩敏
Robust manifold broad learning system for large-scale noisy chaotic time series prediction: A perturbation perspective
用于大规模噪声混沌时间序列预测的鲁棒流形广泛学习系统:扰动视角
DOI:10.1016/j.neunet.2019.05.009
发表时间:2019-09
期刊:Neural Networks
影响因子:7.8
作者:Feng Shoubo;Ren Weijie;Han Min;Chen Yen Wei
通讯作者:Chen Yen Wei
DOI:10.16383/j.aas.c190051
发表时间:2021
期刊:自动化学报
影响因子:--
作者:韩敏;马俊珠;任伟杰;钟凯
通讯作者:钟凯
Quantized generalized maximum correntropy criterion based kernel recursive least squares for online time series prediction
基于核递归最小二乘的量化广义最大熵准则的在线时间序列预测
DOI:10.1016/j.engappai.2020.103797
发表时间:2020-10
期刊:Engineering Applications of Artificial Intelligence
影响因子:8
作者:Shen Tianyu;Ren Weijie;Han Min
通讯作者:Han Min
Fault Diagnosis of Complex Processes Using Sparse Kernel Local Fisher Discriminant Analysis
利用稀疏核局部Fisher判别分析进行复杂过程的故障诊断
DOI:10.1109/tnnls.2019.2920903
发表时间:2020-05
期刊:IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems
影响因子:10.4
作者:Zhong Kai;Han Min;Qiu Tie;Han Bing
通讯作者:Han Bing
复杂系统动态行为分析及多源异构时间序列预测研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2021
- 负责人:韩敏
- 依托单位:
大规模非平稳多元混沌时间序列分析与建模研究
- 批准号:61374154
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:78.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:韩敏
- 依托单位:
多元时间序列的特征表达及模型优化
- 批准号:61074096
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:34.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:韩敏
- 依托单位:
基于多元时间序列分析的复杂系统建模与预测研究
- 批准号:60674073
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:26.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:韩敏
- 依托单位:
含噪声混沌时间序列重构模型与预测研究
- 批准号:60374064
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2003
- 负责人:韩敏
- 依托单位:
国内基金
海外基金
