ARX模型是一种用于时间序列预测的模型,而Gekko是一个用于模型预测和优化的Python库。下面是一个使用Gekko实现ARX模型的代码示例:
from gekko import GEKKO
import numpy as np
# 生成示例数据
np.random.seed(0)
N = 100
x = np.linspace(0, 10, N)
y = 2 * x + 1 + np.random.normal(0, 0.1, N)
# 定义ARX模型
m = GEKKO(remote=False)
u = m.Param(value=x)
y_meas = m.Param(value=y)
a = m.FV(value=0.5, lb=0, ub=1) # AR系数
b = m.FV(value=0.5, lb=0, ub=1) # X系数
y_pred = m.CV(value=0) # 预测的输出值
# 定义ARX模型的方程
m.Equation(y_pred == a * y_pred.dt() + b * u.dt())
# 设置优化目标
m.Obj((y_meas - y_pred) ** 2)
# 设置求解器并求解模型
m.options.IMODE = 5
m.solve(disp=False)
# 输出结果
print('AR系数:', a.value)
print('X系数:', b.value)
这个示例中,首先使用np.random
生成了一组带有噪声的示例数据。然后使用Gekko创建了一个ARX模型,其中u
是输入变量,y_meas
是测量到的输出变量,a
和b
是AR和X的系数,y_pred
是预测的输出变量。
然后,通过调用m.Equation()
定义了ARX模型的方程,这里假设ARX模型是一阶差分方程。
接下来,使用m.Obj()
设置了优化目标,这里是将测量值和预测值之间的平方差最小化。
最后,通过设置m.options.IMODE = 5
来指定求解器类型为动态优化,并通过调用m.solve()
求解模型。求解完成后,可以通过a.value
和b.value
获取最优的AR和X系数的值。
请注意,这只是一个简单的示例,实际中可能需要根据具体问题进行调整和改进。