理论教育 如何辨识ARMA过程的参数?

如何辨识ARMA过程的参数?

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:现在把前面介绍的算法推广到辨识ARMA 过程的参数上,ARMA 过程或用Z差分方程描述,或用变换来描述,即可将式中右边的传递函数用全极点传递函数来近似,其方法是用足够多的极点数来代替每个零点。为了确定近似的AR 模型参数{ri}与对应的ARMA 模型参数{αi}和{βi}之间的关系,得交叉相乘,得使z 的同幂项的系数相等,得出以下方程组当j=M+1,M+1,…另一方面,利用卡尔曼型算法求参数{ri}时,N′阶模型必须是事先确定的。令和表示假设的N 和M 值。

如何辨识ARMA过程的参数?

现在把前面介绍的算法推广到辨识ARMA 过程的参数上,ARMA 过程或用Z差分方程描述,或用变换来描述,即

可将式中右边的传递函数用全极点传递函数来近似,其方法是用足够多的极点数来代替每个零点。把一个零点写成

就可看清这一点。在多数应用中,只要用级数的前面几项就足够了。因此,我们能够用纯AR 过程对ARMA 过程x(k)进行近似。方法是将式的右边写成

当N=∞时,得到严格的等效,对有限的N 近似也是很好的。一般地,N ≥N+M。

为了确定近似的AR 模型参数{ri}与对应的ARMA 模型参数{αi}和{βi}之间的关系,得

交叉相乘,得

使z 的同幂项的系数相等,得出以下方程组

当j=M+1,M+1,…,N 时,βi=0。这些方程可写成矩阵形式,即(www.daowen.com)

上式代表一组M 个未知数的img 个方程组。为了求解,必须选N=N+M。于是,一旦辨识出参数r1,…,rN',就能去求参数集合{αi}和{βi}。参数ri 用前面介绍的无论哪种方法都可辨识出来。辨识与{ri}有关的偏相关系数的好处是:N阶模型不需要事先固定,可由计算方案求出。另一方面,利用卡尔曼型算法求参数{ri}时,N阶模型必须是事先确定的。

无论用哪种方案,仍然会留下确定相对阶数N 和M 的问题。令imgimg表示假设的N 和M 值。用img表示方阵,imgimg的值检验img 的秩,使img,直到某个imgimg满足

或变化为

实际上,由于舍入和截断误差,行列式很少为零。因此,可用准则

如果N 和M 的估计偏低,就有可能(实质上在信号描述中)略去一些变化。另一方面,如果对N 和M 估计过大,在模型中会引入可以忽略不计的系数,这相当于加上了小幅度的高频项,在大多数应用时并不会产生计算问题。

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