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灰色系统理论是以“部分信息已知，部分信息未知”的“小样本”、“贫信息”不确定性系统为研究对象，主要通过对“部分”已知信息的生成、开发，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和有效监控。由于贫信息不确定性系统的普遍存在，决定了这一新理论具有十分广阔的发展前景。灰色不确定性决策是现代决策科学的一个重要领域，它在经济、社会、管理和工程中具有广泛的应用。本文从序列算子的构造入手，分别对基于实数和区间数的灰色不确定性决策模型进行了研究，本文的主要创新点可概括为以下几个方面: (1)构造了弱化缓冲算子（WBO)与强化缓冲算子(SBO)。通过对各种序列算子的比较研究，构造了一类比较实用的弱化缓冲算子和强化缓冲算子，并研究了这一类缓冲算子的内在联系与规律性，从而为解决冲击扰动系统的预测问题提供了理论依据。缓冲算予主要适用于系统数据失真情况下的建模，实现了定性分析结果与定量模型的有机结合。 (2)通过对各种灰色关联度的比较、分析，明确了不同灰色关联度的适用范围与对象;进一步地提出的灰色斜率关联度能够反映正、负相关关系，且对原始数据序列进行无量纲化生成处理时不影响关联系数及关联度的计算，证明了改进的灰色斜率关联度具有保序性;定义了区间数关联度，并研究了其性质，拓宽了灰色关联分析方法的使用范围。 (3)提出了灰色综合聚类决策模型。定义了灰色聚类对象的显著性差异系数，并研究了其取值范围;提出了灰色聚类系数无显著性差异的两阶段聚类分析模型，并证明了一般灰色聚类方法与两阶段灰色聚类方法当聚类对象的显著性差异系数大于1-2/s时，两种聚类分析方法所得聚类结果完全一致;该模型解决了灰色聚类决策分析中同一类对象的排序问题。 (4)提出了基于动态多指标的灰色关联决策模型，在模型中充分考虑了各指标在系统中的成长特性，从而为动态多目标决策问题提供了一种科学、实用的决策方法。建立了灰色层次综合决策模型，在模型中充分考虑了不同决策层次及不同决策人员在决策中的作用不同;另外，还建立了加权灰靶决策模型。 (5)提出了多指标区间数关联决策模型、区间数灰靶决策模型和区间数灰色局势决策模型。从而把灰色关联决策模型、灰靶决策模型和灰色局势决策模型的应用由实数序列拓展到区间数序列。