区间预测 | 带有置信区间的BP神经网络时间序列未来趋势预测Matlab实现

下面是一个使用带有置信区间的BP神经网络进行时间序列未来趋势预测的简化示例的Matlab代码。请注意，这只是一个示例，并且可能需要根据您的具体数据和问题进行适当的修改和调整。

matlab

% 步骤1：准备数据
% 假设有时间序列数据(time_series_data)，其中包含历史观测值和对应的未来值
% 将数据分为训练集和测试集，其中训练集包含历史观测值，测试集包含未来值

% 步骤2：数据预处理
% 对输入数据进行必要的预处理，例如归一化、标准化等

% 步骤3：定义模型参数
input_size = size(train_data); % 输入数据的大小
output_size = size(train_labels); % 输出数据的大小

hidden_size = 10; % 隐层大小
learning_rate = 0.01; % 学习率
num_epochs = 1000; % 迭代次数

% 步骤4：定义模型架构
model = feedforwardnet(hidden_size); % 前馈神经网络

% 设置网络参数
model.trainParam.lr = learning_rate;
model.trainParam.epochs = num_epochs;

% 步骤5：模型训练
trained_model = train(model, train_data, train_labels);

% 步骤6：模型预测
predicted_labels = trained_model(test_data);

% 步骤7：计算置信区间
% 假设使用置信水平为95%的置信区间
alpha = 0.05; % 置信水平
n = numel(test_labels); % 测试集样本数

mean_predictions = mean(predicted_labels); % 平均预测值
std_predictions = std(predicted_labels); % 预测值的标准差

z_score = norminv(1 - alpha/2); % 正态分布的z得分

lower_bound = mean_predictions - z_score * std_predictions / sqrt(n); % 下界
upper_bound = mean_predictions + z_score * std_predictions / sqrt(n); % 上界

% 步骤8：绘制结果
figure;
plot(test_labels, ‘b’, ‘LineWidth’, 2); % 真实值
hold on;
plot(predicted_labels, ‘r–’, ‘LineWidth’, 2); % 预测值
plot(lower_bound, ‘g:’, ‘LineWidth’, 1); % 下界
plot(upper_bound, ‘g:’, ‘LineWidth’, 1); % 上界
legend(‘真实值’, ‘预测值’, ‘置信区间’);
xlabel(‘时间’);
ylabel(‘观测值’);
title(‘时间序列预测结果’);

% 步骤9：计算评估指标
mse = mean((test_labels - predicted_labels).^2); % 均方误差
rmse = sqrt(mse); % 均方根误差

% 输出评估指标
fprintf(‘均方误差: %.4f\n’, mse);
fprintf(‘均方根误差: %.4f\n’, rmse);
请注意，上述代码只是一个简化的示例，可能需要根据您的实际数据和问题进行适当的修改和调整。您需要根据具体情况导入或实现BP神经网络相关的函数，并根据需要调整模型的架构和参数。此外，还需要根据您的数据格式和评估需求进行适当的数据预处理和评估指标计算。