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总论

灰色系统理论及其应用(第9版)(本科教材)

作者：刘思峰

出版社：科学出版社出版时间：2021-09-01

开本： 16开 页数： 411

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版权信息
内容简介
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作者简介

灰色系统理论及其应用(第9版)(本科教材) 版权信息

ISBN：9787030679482
条形码：9787030679482 ; 978-7-03-067948-2
装帧：一般胶版纸
册数：暂无
重量：暂无
所属分类：
自然科学
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总论

灰色系统理论及其应用(第9版)(本科教材) 内容简介

《灰色系统理论及其应用（第九版）》系统地论述灰色系统的基本理论、基本方法和应用技术，是作者长期从事灰色系统理论探索、实际应用和教学工作的结晶，同时还吸收了国内外同行近年来取得的理论和应用研究新成果，精辟地向读者展示出灰色系统理论这一新学科的概貌及其前沿发展动态。《灰色系统理论及其应用（第九版）》共19章，包括灰色系统的概念与基本原理、灰数及其运算、灰色方程与灰色矩阵、序列算子与灰色信息挖掘、灰色关联分析模型、灰色聚类评估模型、GM（1，1）模型、离散灰色预测模型、分数阶GM模型、灰色Verhulst与GM（r，h）模型、灰色组合模型、序列算子频谱分析与自适应灰色预测模型、灰色系统预测、灰色决策模型、灰色规划、灰色投入产出模型、灰色博弈模型和灰色控制系统等。其中一般灰数的概念、基于核和灰度的灰代数系统、序列算子、缓冲算子公理系统、原始差分GM（1，1）模型、均值差分GM（1，1）模型、离散GM（1，1）模型、分数阶灰色模型、灰色绝对关联度、灰色相对关联度、灰色综合关联度、灰色相似关联度、灰色接近关联度、三维灰色关联度、定权灰色聚类评估模型、基于端点混合可能度函数的灰色聚类评估模型、基于中心点混合可能度函数的灰色聚类评估模型、两阶段灰色综合测度决策模型、多目标加权灰靶决策模型、灰色博弈模型以及灰色经济计量学模型（G-E）、灰色生产函数模型（G-C-D）、灰色马尔可夫模型（G-M）等是作者首次提出。

灰色系统理论及其应用(第9版)(本科教材) 目录

目录
序
序（中文译文）
前言
第1章灰色系统的概念与基本原理 1
1.1 灰色系统理论的产生与发展 1
1.2 灰色系统的基本概念与基本原理 18
第2章灰数及其运算 22
2.1 灰数 22
2.2 灰数白化与灰度 23
2.3 灰数灰度的公理化定义 26
2.4 区间灰数的运算 29
2.5 一般灰数及其运算 30
第3章灰色方程与灰色矩阵 38
3.1 灰色代数方程与灰色微分方程 38
3.2 灰色矩阵及其运算 39
3.3 几种特殊的灰色矩阵 42
3.4 灰色矩阵的奇异性 43
3.5 灰色特征值与灰色特征向量 45
第4章序列算子与灰色信息挖掘 47
4.1 引言 47
4.2 冲击扰动系统与缓冲算子 48
4.3 实用缓冲算子的构造 51
4.4 均值算子 59
4.5 准光滑序列与级比算子 61
4.6 累加算子与累减算子 62
4.7 累加序列的灰指数规律 64
第5章灰色关联分析模型 67
5.1 灰色关联因素和关联算子集 70
5.2 距离空间 73
5.3 灰色关联公理与邓氏灰色关联度 75
5.4 灰色绝对关联度 78
5.5 灰色相对关联度与灰色综合关联度 83
5.6 基于相似性和接近性视角的灰色关联度模型 86
5.7 三维灰色关联分析模型 89
5.8 关联序 98
5.9 优势分析 100
5.10 应用实例 106
第6章灰色聚类评估模型 110
6.1 灰色关联聚类模型 110
6.2 灰色变权聚类评估模型 113
6.3 灰色定权聚类评估模型 117
6.4 基于混合可能度函数的灰色聚类评估模型 122
6.5 灰色评估系数向量的熵 126
6.6 “*大值准则”决策悖论与两阶段决策模型 129
6.7 应用实例 134
第7章 GM（1，1）模型 137
7.1 GM（1，1）模型的基本形式 137
7.2 GM（1，1）模型的扩展形式 143
7.3 残差GM（1，1）模型 147
7.4 GM（1，1）模型群 152
7.5 GM（1，1）模型的适用范围 155
第8章离散灰色预测模型 164
8.1 离散灰色模型的递推公式 164
8.2 离散灰色模型的拓展与优化 168
8.3 非齐次指数离散灰色模型 173
第9章分数阶GM模型 177
9.1 一阶累加模型解的扰动性分析 177
9.2 基于分数阶累加的离散灰色预测模型 181
9.3 基于Caputo型分数阶导数的灰色模型 188
9.4 整数阶与分数阶模型性质的比较 189
第10章灰色Verhulst与GM（r，h）模型 192
10.1 灰色Verhulst模型 192
10.2 GM（0，N）模型 195
10.3 GM（1，N）模型 196
10.4 GM（r，h）模型 198
第11章灰色组合模型 200
11.1 灰色经济计量学模型 201
11.2 灰色生产函数模型 207
11.3 灰色线性回归组合模型 210
11.4 灰色—周期外延组合模型 213
11.5 灰色马尔可夫模型 214
11.6 灰色人工神经网络模型 220
11.7 灰色聚类与优势粗糙集组合模型 222
11.8 自忆性灰色预测模型 223
第12章序列算子频谱分析与自适应灰色预测模型 227
12.1 傅立叶级数与傅立叶变换 227
12.2 均值算子和累加算子的滤波效应 230
12.3 缓冲算子频谱分析 233
12.4 自适应灰色预测模型 234
第13章灰色系统预测 238
13.1 引言 238
13.2 数列预测 240
13.3 区间预测 242
13.4 灰色突变预测 245
13.5 波形预测 248
13.6 系统预测 252
第14章灰色决策模型 256
14.1 灰色决策的基本概念 256
14.2 灰靶决策 258
14.3 灰关联决策 262
14.4 灰色发展决策 266
14.5 灰色聚类决策 269
14.6 多目标加权智能灰靶决策模型 270
第15章灰色规划 276
15.1 灰参数线性规划 277
15.2 灰色预测型线性规划 279
15.3 灰色漂移型线性规划 282
15.4 灰色线性规划的准优解 291
15.5 灰色0-1规划 294
15.6 灰色多目标规划 299
15.7 灰色非线性规划 301
第16章灰色投入产出模型 307
16.1 灰色投入产出的基本概念 307
16.2 灰色非负矩阵的P-F定理 309
16.3 灰色感应度系数与灰色影响力系数 314
16.4 灰色投入产出优化模型 316
16.5 灰色动态投入产出模型 318
16.6 应用实例 320
第17章灰色博弈模型 327
17.1 基于有限理性和有限知识的双寡头战略定产博弈模型 327
17.2 一种新的局势顺推归纳法模型 339
17.3 产业集聚的灰色进化博弈链模型及其稳定性 345
第18章灰色控制系统 350
18.1 灰色系统的可控性和可观测性 351
18.2 灰色系统的传递函数 354
18.3 灰色系统的鲁棒稳定性 358
18.4 几种典型的灰色控制 366
18.5 应用实例 369
第19章灰色系统建模软件使用指南 374
19.1 灰色系统建模软件的主要特点 375
19.2 灰色系统建模软件的模块构成 376
19.3 灰色系统建模软件应用实验 378
恩师一路走好—刘思峰代表邓聚龙教授的学生致悼词 388
参考文献 390
名词术语中英文对照 406

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灰色系统理论及其应用(第9版)(本科教材) 节选

第1章灰色系统的概念与基本原理 1.1 灰色系统理论的产生与发展 1.1.1 灰色系统理论产生的科学背景现代科学技术在高度分化的基础上出现了高度综合的大趋势，导致了具有方法论意义的系统科学学科群的涌现。系统科学揭示了事物之间更为深刻、更具本质性的内在联系，大大促进了科学技术的整体化进程，许多科学领域中长期难以解决的复杂问题随着系统科学新学科的出现迎刃而解，人们对自然界和客观事物演化规律的认识也由于系统科学新学科的出现而逐步深化。20世纪40年代末期诞生的系统论、信息论、控制论，20世纪60年代末、70年代初产生的耗散结构理论、协同学、突变论、分形理论，以及20世纪70年代中后期相继出现的超循环理论、动力系统理论、混沌理论等都是具有横向性、交叉性的系统科学新学科。在系统研究过程中，由于系统内外扰动的存在和人类认识能力的局限，人们所获得的信息往往带有某种不确定性。随着科学技术的发展和人类社会的进步，人们对各类系统不确定性的认识逐步深化，对不确定性系统的研究也日益深入。20世纪60年代以来，多种不确定性系统理论和方法被相继提出，其中扎德（L. A. Zadeh）教授于60年代创立的模糊数学（fuzzy mathematics）（Zadeh，1965），邓聚龙教授于80年代创立的灰色系统理论（Deng，1982），帕夫拉克（Pawlak）教授于80年代创立的粗糙集理论（rough sets theory）（Pawlak，1991）等，都是产生了广泛国际影响的不确定性系统研究的重要成果。这些成果从不同视角、不同侧面论述了描述和处理各类不确定性信息的理论和方法。中国学者邓聚龙教授于1982年创立的灰色系统理论是一种研究贫信息不确定性问题的新方法。灰色系统理论以“部分信息已知，部分信息未知”的“贫信息”不确定性系统为研究对象，主要通过对“部分”已知信息的挖掘，提取有价值的信息，实现对系统运行行为、演化规律的正确描述，从而使人们能够运用数学模型实现对“贫信息”不确定性系统的分析、评价、预测、决策和优化控制。现实世界中普遍存在的“贫信息”不确定性系统，为灰色系统理论提供了丰富的研究资源和广阔的发展空间。 1.1.2 邓聚龙教授首创灰色系统理论按照辩证唯物主义的科学技术发展观，任何一种新学说、新理论的产生都有必然性和偶然性两个方面。科学技术发展规律决定了在一定历史时期、一定发展阶段，必然会有某种新学说、新理论应运而生；而在科学发展的分支点上，扬弃已有学说，创立新学说、新理论的工作则需要具有超人胆略和非凡智慧的科学家来完成，具备这种特质的科学家的出现又是偶然的。纵观自然科学发展史可以看出，不少著名科学家处在科学发展的关键分支点上，几乎就要踏上新理论的门槛，却由于思想为传统观念和业已形成的思维定式所禁锢，长期徘徊歧路，*终未能跨出那决定性的一步！灰色系统理论作为一门新兴的横断学科，它的产生当然首先是社会需要和科学发展的必然结果；同时也是其创始人邓聚龙教授数十年锲而不舍、不懈求索的结晶。邓聚龙教授是一位富于开拓进取精神，并具有非凡智慧和胆略的科学家。因此他能够顺应社会需要和科学发展规律，在科学发展的分支点上创立新学说并获得巨大成功。 1933年，邓聚龙出生于湖南省涟源县（今湖南省涟源市），1955年，毕业于华中工学院电机专业，留校任教于自动控制工程系。读书期间，他十分重视数学课程的学习，并注意跟踪数学及相关科学领域的新思想、新发现，这无疑为他后来从事多变量系统控制问题的研究奠定了坚实的基础。1965年，邓聚龙基于国产T61 K重型机床进给系统控制的科学实验，提出了“多变量系统去余控制”方法。他撰写的名为“多变量线性系统并联校正装置的一种综合方法”的学术论文在《自动化学报》上发表后，当时的苏联科学院对他的研究成果作了摘要介绍。20世纪70年代初期，在美国召开的控制理论国际会议上，“多变量系统去余控制”方法作为一种具有代表性的方法被给以肯定。 1965年，美国加利福尼亚大学伯克利分校的扎德教授提出了模糊集系统理论。邓聚龙开始积极关注扎德教授的工作，后来应邀担任过多种模糊数学期刊的编委。20世纪70年代中后期，我国改革开放的大潮风起云涌。为服务改革发展大计，邓聚龙教授在“经济系统预测、控制问题”研究方面投入了较多的精力。面对大量“部分信息已知，部分信息未知”的一类不确定性系统，如何找到一种有效的方法来描述其运行行为和演化机制？邓聚龙教授和他的同事进行了十分艰辛而又卓有成效的探索。 1982年，北荷兰出版公司出版的《系统与控制通讯》（Systems & Control Letters）杂志刊载了中国学者邓聚龙教授的**篇灰色系统论文《灰色系统的控制问题》（The control problems of grey systems）；同年，《华中工学院学报》刊载了邓聚龙教授的**篇中文灰色系统论文《灰色控制系统》。这两篇开创性论文的公开发表，标志着灰色系统理论这一新兴横断学科的问世。当时的《系统与控制通讯》主编、哈佛大学著名学者布洛基（R. W. Brockett）教授在转给邓聚龙教授匿名审稿人的信件中对《灰色系统的控制问题》一文评价道：“这篇文章所有内容都是新的，灰色系统一词属于首创。”这一评价充分肯定了邓聚龙教授的创造性工作。灰色系统理论诞生后，立即受到国内外学术界和广大实际工作者的积极关注，不少著名学者和专家给予了充分肯定和大力支持，许多中青年学者纷纷加入灰色系统理论研究行列，以极大的热情开展理论探索，在不同领域中开展应用研究工作。灰色系统理论在众多科学领域中的成功应用，尤其是20世纪80年代在全国各地经济区划和区域发展战略规划的研究和制定过程中的大量应用，迅速奠定了灰色系统理论的学术地位，灰色系统理论的蓬勃生机和广阔发展前景也日益为社会各界所认识。 2007年，在首届IEEE灰色系统与智能服务国际会议上，邓聚龙教授荣获“灰色系统理论创始人”奖；2011年，在系统与控制世界组织（WOSC）第15届年会上，邓聚龙教授当选系统与控制世界组织（WOSC）荣誉会士。 1.1.3 本土原创学说的国际化之路贫信息系统建模、分析的强大需求为灰色系统理论注入了蓬勃生机。自1982年问世之后，经过几代人近40年的辛勤耕耘、精心呵护，灰色系统理论这棵科学园地中的幼苗日益成长，一门本土原创学说开始一步一步走上国际学术舞台。 1. 高层次专业人才的培养正像任何一种新生事物一样，一门新学说的成长也充满艰辛和曲折。灰色系统理论在创立之初得到学术界的积极关注和大力支持，同时也不可避免地受到一些非议和质疑。在早期加入灰色系统理论研究队伍的学者中，一些人面对非议和质疑，由于担心自己的工作不被社会认可而中断了研究。培养一批具有创新潜质的青年人才，建设一支相对稳定的基本队伍成为一项重要任务。 20世纪90年代初期，邓聚龙教授开始在华中科技大学系统工程学科招收、培养灰色系统方向的博士研究生。他先后招收、培养了10名博士研究生，其中多位是入学前已从事灰色系统理论研究多年的青年学者。这些学者自然成为灰色系统理论新学说的**代传人，他们主动投身灰色系统理论研究，自觉承担起发展、传播灰色系统理论的责任，坚定不移地把研究、传承灰色系统理论作为自己毕生的事业。此后，华中科技大学陈绵云教授招收、培养了多名灰色系统方向的博士研究生，他们都为灰色系统理论的发展做出了重要贡献。 2000年，刘思峰教授作为南京航空航天大学引进的**位特聘教授加盟了这所具有航空航天特色的大学。同年，他作为首席学科带头人向国务院学位委员会提交设立管理科学与工程一级学科博士学位授权点的申请，成功获得批准。灰色系统理论自然成为南京航空航天大学管理科学与工程学科博士点的特色主导方向，同时成立的灰色系统研究所也成为灰色系统学者集聚的中心。一批优秀青年学者通过人才引进、进站开展博士后研究、攻读博士学位等途径汇聚于南京航空航天大学，形成灰色系统研究高地。南京航空航天大学灰色系统研究所的12位博士生导师（其中全职博导6人），20年来，招收、培养灰色系统领域的博士研究生、博士后和国内外访问学者200多人。同出于邓聚龙教授门下的福州大学张岐山、武汉理工大学肖新平、东南大学王文平、汕头大学谭学瑞成为博士生导师后，都开始培养从事灰色系统理论和应用研究的高层次人才。有人说，一个人若要真正地进入一个研究领域，成为该领域专门人才，需要在此领域学习、研究一万个钟头以上。这一要求与完成博士学位所需的时间大体相当。3~5年的持续投入和探索，许多青年学者形成了深厚的知识积累，认识上产生了质的飞跃，*初的犹豫、彷徨一扫而光，坚定了毕生从事灰色系统理论研究的志向和决心。灰色系统研究者大都秉持一个坚定的信念：一群人，一辈子，一件事。正是这样一群坚守信念的人，只求耕耘，不问收获，把灰色系统的火种撒向全世界。一大批青年学者迅速成长，成为知名高校的教授、研究生导师。100多位灰色系统学者获得国家和省部级人才称号，担负起学术带头人的重任。 2. 原创课程与教学资源建设正如中国工程院院士王众托先生在本书第四版序言中所说：“科学普及的意义与创新同样重要”（刘思峰等，2008）。灰色系统原创课程与教学资源建设在促进这一新学说推广普及的过程中发挥了重要作用。 1985年，国防工业出版社出版了邓聚龙教授的灰色系统专著《灰色系统（社会?经济）》（邓聚龙，1985a）。同年，当时的华中工学院出版社推出了邓聚龙教授的《灰色控制系统》（邓聚龙，1985b）。这两部著作，将灰色系统理论这门新学说的框架结构完整地展示在世人面前。与此同时，邓聚龙教授开始为华中工学院的研究生开设灰色系统理论课程。 1986年秋季，刘思峰为河南农业大学农业系统工程及管理工程学科的研究生和部分教师讲授了灰色系统理论。刘思峰和郭天榜（1991）合作撰写的《灰色系统理论及其应用》一书，以课程讲稿为基础，融入了作者参与河南省科技发展战略规划、产业结构分析与优化研究，以及长葛、武陟、郑州市中原区等地发展规划编制取得的应用研究成果，受到读者欢迎，被灰色系统理论创始人邓聚龙教授在序言中誉为“一本有理论、有实际，有研究、有应用，有背景、有升华，有继承、有开拓的著作”。此后，国内外许多著名大学开设了灰色系统理论课程。南京航空航天大学不仅为博士和硕士研究生开设了灰色系统理论课程，还将灰色系统理论作为全校各专业的核心通识教育课程，受到同学们的欢迎。2008年，南京航空航天大学灰色系统理论课程入选国家精品课程；2013年，被遴选为国家精品资源共享课程，成为向所有灰色系统爱好者免费开放的学习资源；2018年，被认定为国家精品在线开放课程；2020年，被评为国家一流课程，同时，由中国、英国、美国、法国、加拿大、罗马尼亚等国学者合作录制的英文版在线开放课程开始上线运行，为世界各地有兴趣学习灰色系统理论的学生和研究人员提供了一个平台。国内外许多出版机构如我国的科学出版社、国防工业出版社、华中科技大学出版社、江苏科学技术出版社、山东人民出版社、科学技术文献出版社、石油工业出版社、全华科技图书公司、高立图书有限公司；国外的日本理工出版社、美国IIGSS学术出版社、英国Taylor & Francis出版集团，以及国际著名学术著作出版集团Springer-Verlag所属的英国、德国、新加坡分支机构等陆续出版了不同语种的灰色系统学术著作100余部，包括中文、繁体中文、英文、日文、韩文、罗马尼亚文、波斯文和土耳其文等。 2012年，科学出版社理科分社和经管分社联合推出刘思峰教授主编的《灰色系统丛书》，至今已出版31册。据中国科学引文数据库（Chinese Science Citation Datab

灰色系统理论及其应用(第9版)(本科教材) 作者简介

刘思峰，男，南京航空航天大学特聘教授、博士生导师、管理科学与工程一级学科博士点和博士后科研流动站首席学科带头人、灰色系统研究所所长，是中央联系的不错专家和江苏省高等学校很好科技创新团队、哲学社会科学重点研究基地、江苏省科技思想库和重量教学团队首席专家。主要从事“灰色系统理论”和“复杂装备研制管理”等领域的教学和研究工作。主持国家重大、重点课题和靠前合作项目多项，发表论文600多篇。担任IEEE灰色系统委员会主席、IEEESMC江苏-南京分会主席、中国优选法统筹法与经济数学研究会复杂装备研制与运维管理专业委员会理事长、灰色系统专业委员会名誉理事长等职务。曾被评为“全国很好科技工作者”“全国很好教师”“全国留学回国优选个人”“享受政府特殊津贴的专家”和“国家有突出贡献的中青年专家”等。

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