Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Подгонка моделей стационарных временных рядов

 

    При подгонке модели ВР по имеющимся данным необходимо решить три задачи:  

1) идентифицировать модель, т.е. получить некоторую информацию о конкретных значениях параметров p  и q, определяющих вид модели А RMA (р, q);

2) оценить параметры модели, т.е. найти такие значения величин 

ф 1 ,..., ф p    и θ1,..., θ q       в модели    

Xt = ф 1 Xt -1 + …+ ф p Xt -p +  at + θ1 а t – 1  +…+ θ q а t q

которые в определенном смысле являются лучшими для наблюдаемого ВР; 

    3) оценить адекватность модели, т.е. проверить выполнение допущений модели. 

 

Идентификация модели

 

При анализе ВР самые важные шаги для идентификации и построении модели основаны на доступных данных. Эти шаги требуют хорошего понимания процессов, определяющих ВР, и, в частности, характеристик АКФ  ρ k   и ЧАКФ ф kk. На практике вместо самих функций ρ k и ф kk используются их оценки   и . Таким образом, при идентификации модели наша цель сводится к сопоставлению выборочных оценок АКФ и ЧАКФ с их теоретическими аналогами для рассматриваемых моделей ВР. Методы идентификации, по существу, представляют собой процедуры, которые применяются к данным наблюдений для выявления типа моделей с целью использования последних в дальнейших исследованиях, например, при прогнозировании.  Поскольку модель А RMA (р, q) включает в себя как частные случаи модели А R (р) и MA (q), то начнем идентификацию с модели авторегрессии.

 

Модель авторегрессии

Для определения порядка р модели авторегрессии можно использовать два подхода:

· посредством частной автокорреляционной функции (ЧАКФ);

· с помощью информационного критерия Акайка (Hirotugu Akaike).

    Рассмотрим вначале первый метод. ЧАКФ временного ряда является функцией его АКФ и служит полезным средством для определения порядка модели AR (p). Отметим, что АКФ определяется ковариацией между значениями процесса, отстоящими на τ шагов по времени друг от друга. Однако на поведение процесса AR (p) статистически влияет не только его значение в момент, равный τ шагов назад, но и все промежуточные значения процесса между моментами t и t – τ. ЧАКФ исключает влияние всех промежуточных значений ряда и показывает лишь "чистую" взаимосвязь между моментами t и   t – τ.

    Методика расчета ЧАКФ изложена выше (п.1.4), где было показано, что частная автокорреляция между Х t и Х t + k определяется  коэффициентами уравнения регрессии, связывающего переменную Х t + k с k  задержанными переменными Х t + k - 1, Х t + k - 2,..., Х t.  

 Оценка     есть выборочная ЧАКФ переменной Xt на лаге 1; оценка     - выборочная ЧАКФ переменной Xt на лаге 2; оценка       третьего уравнения - выборочная ЧАКФ переменной Xt на лаге 3 и т.д.

 Отсюда следует, что ЧАКФ   при лаге 2 определяет дополнительный вклад Xt - 2 в модель AR (1), равную Xt = 1,1 Xt - 1 + a 1 t. ЧАКФ   при лаге 3 дает дополнительный вклад Xt - 3 в модель AR (2) и т.д. Вследствие этого для модели AR (p) выборочная ЧАКФ при лаге р  не должна быть равна нулю, но значение   должно быть близким к нулю для всех j > p. Такое свойство можно использовать для определения порядка p, в частности, выборочная ЧАКФ модели AR (p) обладает следующими свойствами:

·   сходится  к   при увеличении объема наблюдений до бесконечности;

·    стремится к нулю для всех k > p.

    В итоге, можно сказать, что для модели AR (p) выборочная ЧАКФ обрывается на лаге р.  

    При втором подходе укажем, что существует несколько информационных критериев для определения порядка р модели AR (p). Все критерии основаны на отношении правдоподобия. Например, хорошо известный информационный критерий Акайка определяется как [Brockwell, с.173 такой формулы у него не нашел]

AIC = (-2)* T -1 ln Q + 2* T -1 l,

где Q - функция отношения правдоподобия; l - число параметров; T - объем выборки.

Для гауссовых моделей AR (p) критерий AIC  сводится к виду

где   - оценка максимального правдоподобия дисперсии  процесса at.

    На практике вычисляются величины AIC (l) при l = 0,1,..., P, где P - заранее определенное положительное целое число, и выбирается такой порядок модели p, при котором достигается минимальное значение AIC (l). 

 

Модель скользящего среднего

 

    АКФ является полезной при идентификации порядка рассматриваемой МА -модели. Порядок МА -процесса легко определяется по его выборочной АКФ, т.е. временной ряд Xt  описывается моделью МА (q), если оценка АКФ ρ q  ≠ 0, но значение ρ l = 0  при l > q. ЧАКФ обычно оказывает меньшую помощь при идентификации МА -модели вследствие быстро затухающей формы этого коэффициента.

        

    Смешанная модель

    В рассмотренных выше моделях AR (p) и MA (q) вид АКФ и ЧАКФ дает возможность  идентифицировать параметры этих процессов. Напомним, что процесс { Xt } описывается моделью MA (q), если соответствующая АКФ срезается до нуля на лаге q. С другой стороны, ЧАКФ процесса { Xt } обрывается на лаге р при описании последнего моделью AR (p). 

    Процесс ARMA (p, q) объединяет свойства моделей AR (p) и MA (q), поэтому у модели ARMA (p, q) при лагах τ > q действие ее компонента в виде скользящего среднего прекращается, и оказывает влияние только авторегрессионная составляющая. Вследствие этого при τ > q поведение АКФ процесса ARMA (p, q) аналогично характеру изменений АКФ процесса AR (p), т.е. с увеличением лага постепенно стремится к нулю.

    С другой стороны, рассмотрение частных автокорреляций приводит к следующему: в связи с тем, что ЧАКФ процесса AR (p) становится равной нулю при лагах τ > р, то на поведение ЧАКФ модели ARMA (p, q) при τ > р влияет его составляющая в виде MA (q).  В итоге, это приводит к тому, что ЧАКФ процесса ARMA (p, q) постепенно сходится к нулю.  

    В [ 2 Бокс,т.1, с.196] для смешанной модели указано, что АКФ такого процесса, содержащая компонент авторегрессии порядка р и составляющую скользящего среднего порядка q, после первых (qр) задержек представляется в виде суммы экспонент и затухающих синусоид. С другой стороны, ЧАКФ этой модели приближенно описывается суммой экспонент и затухающих синусоид после (p – q).   

    Однако для смешанной модели АКФ и ЧАКФ не дают достаточной информации с точки зрения нахождения параметров р и q. В частности, визуальный анализ графиков АКФ и ЧАКФ не позволяет однозначно определить параметры р  и q модели ARMA (p, q). Трудности еще более возрастают при замене АКФ и ЧАКФ их оценками, полученными из наблюдений.

       В программных пакетах предлагаются различные способы идентификации параметров. Например, в широко известном пакете Statistica при рассмотрении такой задачи указывается, что решение не является простым и требуется основательно поэкспериментировать с альтернативными моделями. Тем не менее, большинство встречающихся на практике ВР можно с достаточной степенью точности аппроксимировать одной из пяти основных моделей, которые можно идентифицировать по виду АКФ и ЧАКФ. Отметим, что число параметров каждого вида невелико (меньше 2), поэтому нетрудно проверить альтернативные модели.

1. Один параметр авторегрессии (p): АКФ - экспоненциально убывает; ЧАКФ - имеет резко выделяющееся значение для лага 1, нет корреляций на других лагах.

2. Два параметра авторегрессии (p): АКФ имеет форму синусоиды или экспоненциально убывает; ЧАКФ имеет резко выделяющиеся значения на лагах 1, 2, нет корреляций на других лагах.

3. Один параметр скользящего среднего (q): АКФ имеет резко выделяющееся значение на лаге 1, нет корреляций на других лагах. ЧАКФ экспоненциально убывает.

4. Два параметра скользящего среднего (q): АКФ имеет резко выделяющиеся значения на лагах 1, 2, нет корреляций на других лагах. ЧАКФ имеет форму синусоиды или экспоненциально убывает.

5. Один параметр авторегрессии (p) и один параметр скользящего среднего (q): АКФ экспоненциально убывает с лага 1; ЧАКФ - экспоненциально убывает с лага 1.



<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Три формы представления смешанной модели | Оценивание коэффициентов моделей
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2018-10-15; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 202 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Настоящая ответственность бывает только личной. © Фазиль Искандер
==> читать все изречения...

2359 - | 2084 -


© 2015-2025 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.012 с.