股票市场冲击与原油波动率指数预测——基于时变状态转移概率模型的研究

采用具有时变状态转移概率的波动率模型研究原油市场波动率指数(OVX)预测,并充分考虑代表股票市场冲击的已实现波动和杠杆效应所含信息.实证结果表明,具有状态转移概率的模型对OVX的预测效果优于传统的HAR类模型.特别地,加入杠杆效应的常数状态转移概率模型对中短期的预测能力更强,而在转移概率和回归模型同时考虑杠杆效应的时变状态转移概率模型更适合长期预测.研究为我国原油衍生品市场的风险管理提供了有意义的参考。

基于时变状态转移隐半马尔科夫模型的寿命预测

隐半马尔科夫模型在进行系统状态估计及寿命预测时,其状态转移概率矩阵是固定值,得到的剩余寿命预测值呈阶梯状变化,与系统的实际剩余寿命值之间存在着较大的误差.针对上述问题,提出了具有时变状态转移概率矩阵的隐半马尔科夫模型,根据系统的3种典型退化状态分析,给出3种不同的状态转移系数.与初始状态转移矩阵相结合,得到随时间变化的状态转移矩阵.提高系统在当前健康状态下的剩余持续时间估计精度,最终得到更为准确的总体剩余寿命预测值.结果表明,基于时变状态转移概率矩阵的隐半马尔科夫模型相比传统的隐半马尔科夫模型,可显著提高剩余寿命预测的准确性.

基于概率模型的动态分层强化学习

为解决大规模强化学习中的"维度灾难"问题,克服以往学习算法的性能高度依赖于先验知识的局限性,本文提出一种基于概率模型的动态分层强化学习方法.首先基于贝叶斯学习对状态转移概率进行建模,建立基于概率参数的关键状态识别方法,进而通过聚类动态生成若干状态子空间和学习分层结构下的最优策略.仿真结果表明该算法能显著提高复杂环境下智能体的学习效率,适用于未知环境中的大规模学习.

低电压下CMOS数字电路概率模型研究

为解决数字电路低功耗问题,电路工作电压被不断降低,导致电路逻辑器件呈现概率特性。本文提出了低电压下CMOS数字电路的错误概率模型,并完成硬件电路测试验证。本文首先详述了深亚微米(DSM)量级的门电路及模块在低电压供电条件下导致器件出错的因素,结合概率器件结构模型推导基本逻辑门概率模型,并提出了状态转移法用于完成由门级到模块级的概率分析模型;我们搭建硬件平台对CMOS逻辑芯片进行了低供电压测试,通过分析理论推导结果与实测结果,验证并完善了分析模型。实验结果表明,由状态转移法推导的电路概率模型符合电路实际性能,从而为构建低电压下数字电路概率模型提供了可靠分析模型。

电力系统运行风险评估中元件时变停运模型分析

电力系统设备发生故障的可能性是随外部天气条件、老化程度等运行工况变化而变的,因此在运行风险评估中需要采用时变的设备停运模型。文中对现有文献中故障率的定义进行了分类和分析,论证了泊松过程停运模型中的故障率和马尔可夫过程停运模型中的状态转移速率之间的关系,并给出了时变故障率下的马尔可夫过程建模的条件和建模方法。基于上述结论,进一步提出对于暴露型设备停运可采用马尔可夫过程模型描述;而封闭型设备必须采用非马尔可夫模型。最后,给出典型暴露型设备(架空线路)和典型封闭型设备(变压器)的时变停运模型,并进行了算例分析。

对线性系统状态转移矩阵的讨论

状态转移矩阵是现代控制理论的重要概念,在线性控制系统的运动分析中起着重要的作用。分别对连续时间线性时变系统、离散时间线性定常系统以及离散时间线性时变系统的状态转移矩阵进行了研究。根据常微分方程和差分方程解的唯一性,得到了判断矩阵函数是某一线性系统状态转移矩阵的充分条件,并求出了其对应的系统矩阵。实践证明了结论的正确性。

基于DD-HSMM的设备运行状态识别与故障预测方法

针对设备运行状态识别与故障预测问题,提出一种基于时变转移概率的隐半Markov模型。该模型将设备历史运行信息融入Markov状态转移概率矩阵的估计过程中,使Markov状态转移概率矩阵具有时变特性。基于改进前向后向算法研究了相应的隐半Markov模型参数估计方法,使其能够不断综合利用历史运行信息进行自我更新,以更加符合设备真实运行的过程。同时以该模型为基础,利用故障率方法建立了对设备剩余使用寿命进行预测的基本步骤。通过某滚动轴承运行状态识别实例演示了该模型的建模过程,证明了基于该模型的设备状态识别与预测方法比传统隐半Markov模型方法更为有效。

基于转移概率模型的老年人长期护理需求预测分析

应对人口老龄化是我国的一项长期战略任务,为此国家应逐步建立长期护理保障制度。护理保障制度的精算基础建立在老年人健康状态,特别是长期护理状态的演变轨迹和转移概率模型之上。本文利用中国老年人健康长寿影响因素调查(2005年和2008年)数据,运用连续时间齐性Markov过程刻画老年人口健康状态的变化,建立转移概率矩阵模型,考察65岁及以上老人长期护理发生率和健康状态的转移运动,以及影响这些健康变动的因素;并预测需要护理的老年人口规模和老人处于护理状态的时间长度。研究发现,我国老年人护理需求增长迅猛,预计到2016年,我国需要长期护理的老人将超过1000万,约占老年人口的6.7%。女性老人在生存上的相对优势和在维持健康状态上的相对劣势,使得未来需要护理的女性老人数量将达到男性的1.8—2.4倍,而且同年龄、同健康状态的女性老人,在护理状态的生存时间是男性的2倍。因此年老体弱的女性无疑将成为长期护理服务的主要需求者。本研究旨在建立起长期护理发生率等本土化参数,为老年护理保障制度的建设积累基础资料,为政府制定老龄化战略提供决策依据。

线性时变广义系统的能控性与能观性问题

讨论了线性时变系统和线性时变广义系统的两个基本问题,得到了两种判定时变系统能控性与能观性的必要条件,该判定条件只依赖于系统矩阵A(t)和输入矩阵B(t),不必计算系统的系统状态转移矩阵,使得判别时变系统能控性与能观性易于实现.说明了本文结论是线性定常系统相应结论的自然扩展.对进一步深入研究时变系统和时变广义系统具有实际启发作用.

线性时变周期系统的能控性与能稳定性问题

线性时变周期系统是一类普遍存在的重要而又研究较少的系统。介绍了线性时变周期系统的几种应用实例,给出了两种判定时变周期系统能控性与能观性的必要条件,该判别条件的优点是不必计算系统的状态转移矩阵,使判别时变周期系统能控性与能观性简单、高效、易于实现。讨论了时变周期系统在状态反馈下的能稳定性问题,得到了类似于线性定常系统能控性与能稳定性关系的时变周期系统相应结论。说明了结论是线性定常系统相应结论的自然拓展。给出了数值算例的MATLAB仿真求解过程。仿真结果验证了结论的有效性。

时变线性切换系统的指数镇定

研究满足驻留时间条件的时变线性切换系统的指数镇定问题.在一致完全可控条件下,引入带权可控性格拉姆矩阵设计出参数化的反馈控制器,利用比较原理给出状态转移矩阵的超调估计.针对驻留时间已知和未知两种情况,通过选择设计参数消除切换产生的超调影响,建立了两个指数镇定结论.最后以仿真实例验证本文结论.

基于广域测量系统的交直流系统Markov切换控制器设计

高压直流输电的附加调制功能可以明显改善交直流混联系统的稳定性。远方反馈信息的不健全和时滞的影响,严重降低了控制器的控制性能和系统的安全稳定性。而电力系统运行状态发生随机跳变时,系统的精确模型更加难以得到,系统可能由于仍采用跳变前的控制策略而失稳。通过考虑交直流混联系统的复杂动态交互行为与广域测量系统的时变时滞特性,利用全状态反馈线性化理论,建立能反映交直流混联系统实时运行状态的Markov切换模型与时滞控制模型,并提出状态转移矩阵未知条件下非线性Markov切换控制策略,设计其稳定控制器。研究结果表明,所提出的基于Markov切换模型的交直流混联系统非线性控制方法可显著提高系统的控制性能,又具有一定的时滞鲁棒性。

基于时变Markov的DCC-GARCH模型最小风险套期保值研究

考虑Markov状态转移概率的时变特征,在传统DCC-GARCH基础上,提出基于Markov时变转移概率的DCC-GARCH模型(TVTP-DCC-GARCH)研究最小风险套期保值比例的估计方法,并利用两阶段极大似然法对模型参数进行估计。进一步分别从样本内和样本外估计沪深300指数期货和现货的最优套期保值比率,对套期保值的绩效进行检验,并将检验结果分别与Markov转移概率恒定的DCC-GARCH(FTP-DCCGARCH)、DCC-GARCH、OLS、1:1完全套期保值以及无套期保值的沪深300指数现货的绩效进行对比。实证结果表明,利用基于Markov状态转移的DCC-GARCH模型研究沪深300指数期货的套期保值问题具有一定合理性,且在参数估计中TVTP-DCC-GARCH模型的拟合效果最佳;在套期保值有效性方面,TVTP-DCCGARCH模型优于其他模型,说明在DCC-GARCH模型中引入时变状态转移概率能够有效提高套期保值组合的绩效。

中国经济周期的非对称性研究

文章采用1993—2018年中国实际GDP季度数据和Markov区制转移状态空间(MS-SS)模型实证分析中国经济周期的非对称性。研究表明,MS-SS模型能够较好地模拟中国经济周期的演变过程,与两区制模型相比,三区制模型对中国经济周期的解释能力更强;低速增长区制的平均持续期最长,适速增长区制次之,高速增长区制最短;中国的经济运行状态大体呈"高速增长—适速增长—低速增长"的循环渐进转换过程,但是在2009年第二季度发生了突变。

市场期望与流动性的联动性研究——基于美国次级债危机的经验证据

预期作为一种经济行为和心理现象,在投资过程中自始至终存在着并发挥它的作用,尤其在金融危机时期对市场流动性产生深远的影响。本文以次级债危机中美国证券市场为研究对象,运用时变Tsallis熵(Entropy)方法度量股票市场期望,利用Markov状态转移方法区分流动性状态转移的内生区制,实证考察正常时期与危机时期市场期望对流动性的影响。研究结果表明,在正常和危机时期市场期望对流动性的影响并不相同,这种差异可能是由于存在危机时期能使预期加速同质的风险控制机制造成的,本文提出了相应政策建议。