基于神经网络的期货价格预测与模型实现--以上海金属期货价格预测为例

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由于期货市场的行情受到政治、经济等多方面因素的影响,其内部规律非常复杂,传统的预测技术的预测效果并不理想,而神经网络具有优良的非线性特性,特别适用于处理高度非线性系统,因此基于神经网络的智能预测是解决非线性的期货市场预测问题的有效方法。本文主要完成了以下工作:第一,期货市场原始数据的预处理。针对由期货市场非线性特性而导致的期货市场价格数据的高噪声特性,本文通过通货膨胀率调整、周期项消除、随机项滤波等数据预处理方法使生成数据序列变成有规序列,从而保证了后续预测的准确性。第二,建模。在深入分析了BP网络和RBF网络的结构及算法的基础上,给出了利用前向神经网络建立期货市场预测模型的具体方法。第三,分别使用BP网络和RBF网络在MATLAB环境下对上海金属期货进行了预测,数值试验的结果表明,BP网络的预测效果要好于RBF神经网络。第四,预测算法的优化。针对BP网络算法需要较长的训练时间、易陷入局部极小值等不足进行了相应改进,使得预测值与实际值基本吻合。第五,建立神经网络期货价格预测平台。由于MATLAB下编程,只有专业人员才能掌握和运用,为了方便普通用户了解和使用,开发了利用神经网络预测期货价格的软件,软件共分三大模块:系统设置模块(包括参数设置和网络结构、算法的设置)、数据训练模块、仿真预测模块。在设计过程中使用MATCOM实现了MATLAB和VC++的混合编程,从而开发出能够脱离MATLAB运行环境而独立运行的神经网络预测平台。
摘要第4-5页
ABSTRACT第5页
目录第6-10页
第1章 导论第10-17页
    1.1 问题的提出第10-12页
        1.1.1 研究的背景第10-11页
        1.1.2 问题的提出第11页
        1.1.3 研究意义第11-12页
    1.2 期货价格预测的国内外相关研究评述第12-14页
        1.2.1 国外研究现状第12-13页
        1.2.2 国内研究现状第13-14页
        1.2.3 相关理论评价第14页
    1.3 本文主要研究内容第14-17页
        1.3.1 研究内容第14-15页
        1.3.2 研究目标第15页
        1.3.3 解决的主要问题第15-16页
        1.3.4 技术路线第16-17页
第2章 期货预测方法选取第17-27页
    2.1 基本假设第17-19页
        2.1.1 期货市场预测的可能性假设第17页
        2.1.2 期货市场预测的现实可能性第17-19页
    2.2 已实现的期货预测方法的特点及适用范围第19-21页
        2.2.1 投资分析方法第19-20页
        2.2.2 数据挖掘技术法第20页
        2.2.3 组合预测方法第20-21页
    2.3 期货市场预测存在的问题第21页
        2.3.1 预测方法和期货数据的特征不匹配第21页
        2.3.2 期货数据的高噪声第21页
    2.4 本文研究模型的构建第21-27页
        2.4.1 本模型的构建第22页
        2.4.2 本模型理论依据第22-25页
        2.4.3 本模型预测期货市场的可行性第25-27页
第3章 原始期货数据预处理第27-35页
    3.1 期货数据预处理时考虑的因素第27-29页
        3.1.1 期货价格的构成要素第27页
        3.1.2 影响主要金属期货品种价格变动的因素第27-29页
    3.2 数据预处理方法的选取第29-31页
        3.2.1 数据预处理的模型分解第29-30页
        3.2.2 拟采用的预处理方法第30-31页
    3.3 期货预测连续数据的构建第31页
        3.3.1 实验数据的获得第31页
        3.3.2 从不连续的市场数据构建连续数据序列第31页
    3.4 对原始数据进行消噪第31-33页
        3.4.1 通货膨胀率调整第32页
        3.4.2 周期项消除第32-33页
        3.4.3 随机项滤波第33页
    3.5 数据预处理前后比较第33-35页
        3.5.1 直观比较第33-34页
        3.5.2 特征比较第34-35页
第4章 主要金属品种预测模型的构建与实现第35-47页
    4.1 金属品种的选择第35-36页
        4.1.1 铜期货市场分析第35页
        4.1.2 铝期货和锌期货市场分析第35-36页
    4.2 铜期货预测模型的构建第36-39页
        4.2.1 预测模式的选取第36-37页
        4.2.2 建模辅助工具的选取第37-38页
        4.2.3 MATLAB下铜期货预测模型的构建第38-39页
    4.3 铜期货预测模型的实现第39-43页
        4.3.1 预测模型的训练第40页
        4.3.2 测试仿真第40-41页
        4.3.3 神经网络方法和其他定量分析法的实证比较第41-43页
    4.4 期货铝和期货锌的价格预测第43-45页
        4.4.1 核心代码的设计第43-44页
        4.4.2 参数设置及误差分析第44页
        4.4.3 数据反归一后的预测结果第44-45页
    4.5 本模型的评价第45-47页
        4.5.1 预测结果的分析第45-46页
        4.5.2 模型的推广性分析第46-47页
第5章 预测中出现的问题及解决方法第47-54页
    5.1 预测实验中出现的异常情况第47-48页
        5.1.1 达到计算目标后,仿真精度不高第47页
        5.1.2 网络可以达到目标,但训练时间过长第47页
        5.1.3 达到最小的下降梯度,程序中止第47-48页
    5.2 算法的改进及实际效果比较第48-51页
        5.2.1 附加动量法第48页
        5.2.2 自适应学习速率法第48-49页
        5.2.3 L-M算法第49页
        5.2.4 三种解决方法仿真结果的比较第49-51页
    5.3 模型参数的再调整第51-54页
        5.3.1 网络结构调整第51页
        5.3.2 初始值调整第51-52页
        5.3.3 学习速率调整第52页
        5.3.4 期望误差调整第52-54页
第6章 预测平台的设计与实现第54-63页
    6.1 可行性分析第54-55页
        6.1.1 功能分析第54页
        6.1.2 技术分析—Matlab与Visual C++的结合第54-55页
    6.2 VC++与MATLAB的接口技术第55-57页
        6.2.1 Matlab与VC++互连的方法第55页
        6.2.2 Matcom的工作原理第55-57页
    6.3 互连的具体实现第57-58页
        6.3.1 VC与Matcom的接口配置第57页
        6.3.2 将m文件编译后放入VC中第57-58页
    6.4 平台使用说明第58-63页
        6.4.1 网络训练第59-61页
        6.4.2 网络仿真第61-63页
第7章 结论与展望第63-64页
参考文献第64-68页
附录1第68-71页
附录2第71-79页
攻读硕士学位期间参加的科研课题和发表的学术论文第79-80页
致谢第80页
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