root/bdm/estim/arx.h @ 358

Revision 358, 4.4 kB (checked in by smidl, 15 years ago)

compilation fixes for Linux

  • Property svn:eol-style set to native
Line 
1/*!
2  \file
3  \brief Bayesian Filtering for generalized autoregressive (ARX) model
4  \author Vaclav Smidl.
5
6  -----------------------------------
7  BDM++ - C++ library for Bayesian Decision Making under Uncertainty
8
9  Using IT++ for numerical operations
10  -----------------------------------
11*/
12
13#ifndef AR_H
14#define AR_H
15
16#include "../stat/libFN.h"
17#include "../stat/libEF.h"
18#include "../user_info.h"
19
20namespace bdm {
21
22/*!
23* \brief Linear Autoregressive model with Gaussian noise
24
25Regression of the following kind:
26\f[
27y_t = \theta_1 \psi_1 + \theta_2 + \psi_2 +\ldots + \theta_n \psi_n + r e_t
28\f]
29where unknown parameters \c rv are \f$[\theta r]\f$, regression vector \f$\psi=\psi(y_{1:t},u_{1:t})\f$ is a known function of past outputs and exogeneous variables \f$u_t\f$. Distrubances \f$e_t\f$ are supposed to be normally distributed:
30\f[
31e_t \sim \mathcal{N}(0,1).
32\f]
33
34See \ref tut_arx for mathematical treatment.
35
36The easiest way how to use the class is:
37\include arx_simple.cpp
38
39*/
40class ARX: public BMEF {
41protected:
42        //!size of output variable (needed in regressors)
43        int dimx;
44        //!description of modelled data \f$ y_t \f$ in the likelihood function
45        //! Do NOT access directly, only via \c get_yrv().
46        RV _yrv;
47        //! Posterior estimate of \f$\theta,r\f$ in the form of Normal-inverse Wishart density
48        egiw est;
49        //! cached value of est.V
50        ldmat &V;
51        //! cached value of est.nu
52        double ν
53public:
54        //! \name Constructors
55        //!@{
56        ARX ( const double frg0=1.0 ) : BMEF ( frg0 ),est (), V ( est._V() ), nu ( est._nu() ) {};
57        ARX ( const ARX &A0 ) : BMEF (),est (), V ( est._V() ), nu ( est._nu() ) {
58                set_statistics ( A0.dimx,A0.V,A0.nu );
59                set_parameters(A0.frg);
60        };
61        ARX* _copy_() const;
62        void set_parameters ( double frg0 ) {frg=frg0;}
63        void set_statistics ( int dimx0, const ldmat V0, double nu0=-1.0 ) {est.set_parameters ( dimx0,V0,nu0 );last_lognc=est.lognc();dimx=dimx0;}
64        //!@}
65
66//      //! Set parameters given by moments, \c mu (mean of theta), \c R (mean of R) and \c C (variance of theta)
67//      void set_parameters ( const vec &mu, const mat &R, const mat &C, double dfm){};
68        //! Set sufficient statistics
69        void set_statistics ( const BMEF* BM0 );
70//      //! Returns sufficient statistics
71//      void get_parameters ( mat &V0, double &nu0 ) {V0=est._V().to_mat(); nu0=est._nu();}
72        //!\name Mathematical operations
73        //!@{
74
75        //! Weighted Bayes \f$ dt = [y_t psi_t] \f$.
76        void bayes ( const vec &dt, const double w );
77        void bayes ( const vec &dt ) {bayes ( dt,1.0 );};
78        double logpred ( const vec &dt ) const;
79        void flatten ( const BMEF* B ) {
80                const ARX* A=dynamic_cast<const ARX*> ( B );
81                // nu should be equal to B.nu
82                est.pow ( A->nu/nu );
83                if ( evalll ) {last_lognc=est.lognc();}
84        }
85        //! Conditioned version of the predictor
86        enorm<ldmat>* epredictor ( const vec &rgr ) const;
87        //! Predictor for empty regressor
88        enorm<ldmat>* epredictor() const {
89                it_assert_debug ( dimx==V.rows()-1,"Regressor is not only 1" );
90                return epredictor ( vec_1 ( 1.0 ) );
91        }
92        //! conditional version of the predictor
93        mlnorm<ldmat>* predictor() const;
94        mlstudent* predictor_student() const;
95        //! Brute force structure estimation.\return indeces of accepted regressors.
96        ivec structure_est ( egiw Eg0 );
97        //!@}
98
99        //!\name Access attributes
100        //!@{
101        const egiw* _e() const {return &est ;};
102        const egiw& posterior() const {return est;}
103        //!@}
104
105        //!\name Connection
106        //!@{
107        void set_drv ( const RV &drv0 ) {drv=drv0;}
108        RV& get_yrv() {
109                //if yrv is not ready create it
110                if ( _yrv._dsize() !=dimx ) {
111                        int i=0;
112                        while ( _yrv._dsize() <dimx ) {_yrv.add ( drv ( vec_1 ( i ) ) );i++;}
113                }
114                //yrv should be ready by now
115                it_assert_debug ( _yrv._dsize() ==dimx,"incompatible drv" );
116                return _yrv;
117        }
118        //!@}
119
120        // TODO dokumentace - aktualizovat
121        /*! UI for ARX estimator
122
123        The ARX is constructed from a structure with fields:
124        \code
125        estimator = {
126                type = "ARX";
127                y = {type="rv", ...}   // description of output variables
128                rgr = {type="rv", ...} // description of regressor variables
129                constant = true;       // boolean switch if the constant term is modelled or not
130
131                //optional fields
132                dV0 = [1e-3, 1e-5, 1e-5, 1e-5];
133                                                           // default: 1e-3 for y, 1e-5 for rgr
134                nu0 = 6;               // default: rgrlen + 2
135                frg = 1.0;             // forgetting, default frg=1.0
136        };
137        \endcode
138
139        The estimator will assign names of the posterior in the form ["theta_i" and "r_i"]
140        */
141        void from_setting( const Setting &root );
142
143        // TODO dodelat void to_setting( Setting &root ) const;
144};
145
146UIREGISTER(ARX);
147
148}
149
150#endif // AR_H
151
Note: See TracBrowser for help on using the browser.