Psychological change processes, such as university student dropout in math, often exhibit discrete latent state transitions and can be studied using regime-switching models with intensive longitudinal data (ILD). Recently, regime-switching state-space (RSSS) models have been extended to allow for latent variables and their autoregressive effects. Despite this progress, estimation methods for handling both intra-individual changes and inter-individual differences as predictors of regime-switches need further exploration. Specifically, there's a need for frequentist estimation methods in dynamic latent variable frameworks that allow real-time inferences and forecasts of latent or observed variables during ongoing data collection. Building on Chow and Zhang's (2013) extended Kim filter, we introduce a first frequentist filter for RSSS models which allows hidden Markov(-switching) models to depend on both latent within- and between-individual characteristics. As a counterpart of Kelava et al.'s (2022) Bayesian forecasting filter for nonlinear dynamic latent class structural equation models (NDLC-SEM), our proposed method is the first frequentist approach within this general class of models. In an empirical study, the filter is applied to forecast emotions and behavior related to student dropout in math. Parameter recovery and prediction of regime and dynamic latent variables are evaluated through simulation study.


翻译:心理变化过程(如大学生数学课程退学)常表现出离散的潜在状态转换,可利用密集纵向数据(ILD)通过体制转换模型进行研究。近年来,体制转换状态空间(RSSS)模型已扩展至允许纳入潜在变量及其自回归效应。尽管取得进展,但处理个体内变化和个体间差异作为体制转换预测因子的估计方法仍需进一步探索。具体而言,动态潜在变量框架需要频率主义估计方法,以支持在持续数据收集过程中对潜在或观测变量进行实时推断与预测。基于Chow与Zhang(2013)的扩展Kim滤波器,我们首次为RSSS模型引入频率主义滤波器,使隐马尔可夫(体制转换)模型能同时依赖个体内与个体间的潜在特征。作为Kelava等人(2022)针对非线性动态潜在类别结构方程模型(NDLC-SEM)贝叶斯预测滤波器的对应方法,本研究所提方案是该通用模型类别中的首个频率主义方法。在实证研究中,该滤波器被应用于预测与数学课程退学相关的情感和行为。通过模拟研究评估了参数恢复效果以及体制与动态潜在变量的预测性能。

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