临近空间高超声速飞行器快时变机动模型及轨迹预报

针对临近空间高超声速快时变机动目标的轨迹跟踪与弹道预报问题,首先以现有的针对慢时变机动目标的运动模型为基础,引入描述快时变机动特点的状态量,建立一种机动目标跟踪非线性模型,并证明基于该模型的非线性跟踪滤波系统的可观性。其次,针对该系统提出一种连续-离散测量插值混合型快收敛推广卡尔曼滤波器,还提出一种基于聚类分析的目标机动模式识别方法,并基于目标机动模式识别设计了预报器。仿真结果表明,对于做快时变机动的临近空间高超声速飞行器,采用所提出的机动模型,可以获得良好的跟踪和预报结果。

中国股市与房市间的双向风险溢出效应研究——基于时变Copula-CoVaR模型分析

探讨我国房市与股市间的双向风险溢出效应。采用IFM两步法确定边际和联合Copula分布,并据此计算CoVaR值以构建最优时变Copula-CoVaR模型,测度股市与房市之间的风险溢出效应,提出绝对和相对风险溢出测度并进行实证研究,指出风险溢出效应的不对称性。结果发现:时变t-Copula更适合分析双向风险溢出。相对风险溢出测量更适合于双向风险溢出强度的计算。房地产市场对股票市场具有单向风险溢出,对不同的股票价格指数的风险溢出强度存在显著差异。不同股票的价格指数对国房景气指数单向风险溢出强度的变化趋势具有较强的一致性。房市与股市之间的双向风险溢出具有不对称性,在样本期内,后者对前者的单向风险溢出强度高于前者。建议宏观调控政策制定时要多元化、精准化并兼顾不同市场的相互影响。

基于ICEEMDAN和时变权重集成预测模型的变压器油中溶解气体含量预测

为了实现对变压器油中溶解气体体积分数的精确预测,同时克服仅使用单一预测模型导致预测精度及泛化能力不足的局限,提出了一种基于改进完全自适应噪声集合经验模态分解(improved complete ensemble empirical mode decomposition,ICEEMDAN)和灰色关联系数时变权重集成预测模型的变压器油中溶解气体预测方法。首先将溶解气体含量序列模态分解为一系列具有不同时间尺度的子序列。然后,使用门控循环神经网络和麻雀搜索算法优化支持向量机对各子序列进行训练,组合为一个集成预测模型;并比较不同预测方法的预测精度,计算灰色关联系数时变权重,形成各子系列的预测结果。最后将各子序列的预测结果叠加重构,得到最终预测结果。算例分析结果显示:该方法单步预测的均方根误差、平均绝对误差和相关系数分别为0.593、0.422和0.768,相比其他算法在预测精度上有明显提升,同时具有很强的泛化性能,可以为油浸式变压器内部状态监测提供依据。

基于线性时变模型预测控制的实时抗噪高速车辆运动控制

针对高速自动驾驶车辆实时高精度的运动控制问题,提出一种上层为基于路径点Cost的路径点筛选器与基于横纵向轮胎力分析的速度规划器、下层为基于线性时变动力学模型预测的路径跟踪控制器与速度控制器的两层架构,并引入最小均方(Least Mean Square,LMS)自适应状态估计器提升系统的抗噪性。路径点筛选器提升运算速度并减少筛选过程中的关键信息损失,速度规划器在安全行驶前提下生成最优速度曲线。路径跟踪控制器考虑跟踪偏差软约束,提升跟踪效果。LMS状态估计器基于在线矫正的动力学模型,对横摆角速度与横向速度在线估计。搭建dSPACE-TX2硬件在环仿真环境,在高速公路工况及双移线工况下对比所提出方案与传统运动跟踪控制。半实物仿真结果表明,所提出的运动控制架构提升了抗噪性能与21%的跟踪精度,且满足50 Hz高频控制的要求。

内河船舶机会性互联的复杂网络模型及其时变特性

针对内河船舶间出现时空邻近的机会性现象开展建模及实证研究。在社会网络分析方法的基础上,提出了1种考虑时序特征的网络分析方法,将大尺度时间跨度上的网络聚类转化为小尺度跨度上的网络聚类,进而分析内河船舶在有限水域内的动态行为;考察船舶间形成邻近关系网络的时变特征,利用复杂网络表示船舶社会网络随时间的演化特性,并借助复杂网络模型对内河水域内存在较多互相熟识船舶的现象给出统计解释。基于长江下游200 km河段1个月的AIS数据,按时隙划分得到网络模型的序列,由此表现船舶间发生单跳数据交换关系的互联形态。实证结果表明:①船舶联网瞬时的度分布可用高斯分布拟合,拟合度在96%以上;②随着时间尺度的增加船舶社会网络的小世界特性和无标度特征愈加明显,网络形态在空间维度上呈现簇团情形,局部密集的组团网络由大部分静止和少量运动船舶连接起来,网络密度随时间缓慢增加至0.1左右,相对平均路径长度稳定在0.2~0.3之间,平均赋权集聚系数呈现缓慢下降的趋势最后趋于0.4~0.5,离散度较快趋向于1,并实现整体上的连通;③度值较高的船舶节点,其平均速度在不同时隙的船舶社会网络中分时段呈现相关性;④相对于船舶密度的增加,船舶在1 d内的平均友邻时间以指数形式递增,而船舶的重复相遇近似服从负指数分布。上述结果表明,内河船舶航行中数据交换关系的建立或断开是由物理空间中船舶间邻近关系的时变性决定的;内河船舶的历史交互行为对未来交互行为具有记忆性并产生影响。

金融冲击对劳动市场波动的时变效应——基于TVP-SV-VAR模型的实证研究

本文基于金融市场与劳动市场联动的视角,构建中国金融状况指数,并利用时变参数随机波动向量自回归模型(TVP-SV-VAR)研究金融冲击对劳动市场的影响及时变特征。结果表明,金融冲击显著引发劳动市场的供需失衡。金融状况恶化会提升失业率、降低工资水平并进一步引起宏观经济中的通货紧缩。机制分析表明,企业杠杆对金融冲击的负面影响有放大作用,金融条件紧缩经由企业杠杆的负向调整会进一步导致劳动需求萎缩与失业率上行。对跨境金融冲击和境内金融冲击效果的比较分析揭示,相较于传导渠道,冲击规模是金融冲击对我国劳动市场影响差异的主导因素。据此,本文建议在跨周期调节的同时注意防范化解金融风险,以提升金融支持“稳主体”和“稳就业”的政策效果。

基于Bi-LSTM网络的时变综合负荷模型参数辨识

考虑到实际电网负荷的组成会随着系统运行方式、环境状况等因素发生变化,以及各类分布式电源的接入,负荷模型中增加了具有各种时变特性的负荷分量,对其进行参数辨识的难度日益加大。这里提出了一种基于深度学习的时变参数辨识模型,用于综合负荷模型时变参数的辨识。采用两个并行的双向长短期记忆(Bi-LSTM)网络,利用时变参数以及有功、无功功率和正序电压的时序特性,综合考虑它们对时变参数的影响,并在系统测量范围的情况下,辨识综合负荷模型的所有时变参数。

“双支柱”政策调控与企业金融资产配置时变关系研究:基于TVP-SV-VAR模型的实证检验

金融科技发展和市场制度变革给传统金融体系带来的巨大冲击,使得“双支柱”政策调控的有效性面临严峻考验。借助TVP-SV-VAR模型,实证检验“双支柱”政策调控对企业金融资产配置的动态脉冲效应。研究表明,货币政策和宏观审慎政策的调控效果呈现出阶段性的演化特征,二者的协同效应能够有效抑制企业金融资产的过度配置。相比制度环境冲击,“双支柱”政策调控在面对金融环境冲击时表现出更强的作用效果和力度。进一步研究发现,“双支柱”政策通过资本流动管理、资产价格稳定和金融风险缓释途径影响企业金融资产配置,且对流动性与非流动性金融资产配置的作用效果存在显著差异。研究结论为理解实体企业金融化和完善金融市场制度提供了新的理论视角,也为政府相关部门依据金融环境和制度环境进行“双支柱”政策调控的动态调整提供决策依据。

Mecanum轮全向AGV增量线性时变模型预测控制器设计

针对工业用途中Mecanum轮驱动的全向AGV轨迹跟踪控制精度问题,设计了一种基于增量线性时变模型预测控制的轨迹跟踪控制器。先对AGV进行运动学分析并建立运动学模型,基于此,使用近似线性化和离散化处理,构建AGV的线性时变控制模型;采用仅含控制增量的优化目标函数求解,且在控制周期内考虑系统的控制量极限约束与控制增量约束,并引进松弛因子,防止控制量跳变和无最优解发生;施加求得控制增量序列的首个元素作用于控制系统;重复循环,实现控制器对Mecanum轮全向AGV的精准控制。不同工况下的仿真和实验结果表明,该控制器能够有效提高全向AGV的轨迹跟踪控制精度,同时保证了轨迹跟踪的实时性与稳定性。

高温蒸汽养护复掺混凝土力学性能时变特性与模型研究

为研究高温蒸汽养护下粉煤灰-矿粉机制砂混凝土(简称复掺混凝土)力学性能时变特性与模型,本文结合某高速公路高温蒸汽养护复掺混凝土预制梁项目,设计了蒸汽-标准养护、蒸汽-自然养护和标准养护三种养护方式,测试了不同阶段复掺混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量,探究了抗压强度与劈裂抗拉强度、弹性模量的关系。结果表明:合适的蒸汽养护方式能促进复掺混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量更快增长,其中对抗压强度形成作用最显著,后期的力学性能不倒缩;蒸汽养护恒温阶段复掺混凝土的力学性能具有最大的增长率,其次是升温阶段,降温阶段力学性能增长率最小;蒸汽-标准养护方式下复掺混凝土的抗压强度时变模型可取对数或对数与幂函数复合函数,劈裂抗拉强度、弹性模量时变模型可取幂函数。

基于深度生成网络的时变井控下油藏动态预测代理模型

在流形空间内定义并求解油藏动态预测问题,充分考虑地质不确定性和随时间变化的井控条件(简称时变井控)下油藏动态的变化特性,构建基于条件演化生成对抗网络(CE-GAN)的油藏动态预测代理模型。CE-GAN通过特征空间的条件演化使原来无法控制方向的生成网络实现定向演化,将油藏动态预测问题转化为基于渗透率分布、初始油藏动态和时变井控的图像演化问题,实现时变井控条件下油藏动态的快速准确预测。基础油藏模型(Egg模型)与实际油藏模型的验证结果表明,CE-GAN预测与数值模拟结果的一致性较好,基础油藏模型验证中压力和含油饱和度的相对残差中位数分别为0.5%和9.0%,实际油藏模型验证中压力和含油饱和度相对残差中位数均为4.0%;CE-GAN代理模型训练完成后,相较于传统数值模拟,分别将基础油藏模型和实际油藏模型的计算速度提升约160倍和280倍,可以有效提高生产优化的效率。

基于集成时变矩模型和动态蒙特卡洛方法的防洪风险分析

与作为水利水电工程设计依据的历史水文情势相比,未来受到全球气候变化影响的水文情势将与之产生偏差,进而导致流域内各水电工程水文分析成果的改变。这些成果的改变又将对流域梯级水库群中长期的运行安全和防洪调度产生影响。本文以雅砻江流域为研究区域,通过耦合SWAT水文模型和全球气候模式,定量识别未来气候变化条件下的流域气象水文要素变化情况,在此基础上提出能同时考虑非一致性和历史特大洪水的集成时变矩模型方法,最后选取流域内杨房沟水电站,基于动态蒙特卡洛方法进行未来气候变化条件下的调洪演算。主要结果如下:率定好的SWAT模型模拟精度较高,且在雅砻江流域有较好的空间适用性。在未来气候变化条件下,麦地龙站洪峰流量序列在SSP1-2.6情景下,从现在到2070年左右小幅上升,随后小幅下降;在SSP2-4.5情景下,从现在到2070年左右明显上升,然后趋于稳定;仅在SSP5-8.5情景下持续上升,且上升趋势非常明显。在未来气候变化条件下,除SSP1-2.6情景的超校核洪水位风险率外,其他情景下杨房沟水电站超设计洪水位、校核洪水位风险率较设计标准均明显增大。未来全球气候变化将对雅砻江流域水循环和陆气水分交换产生显著影响,导致水文极端事件更加突出,流域内基于稳定环境下水文情势及水文分析成果规划建设的水电站(水库)将面临更大的防洪风险。本文提出的融合集成时变矩和动态蒙特卡洛模型的防洪风险分析方法,在考虑未来全球气候变化导致的非一致性基础上同时融入了历史特大洪水信息,经验证适用性较好。研究成果可为相关运行管理部门应对相应风险和指导实际生产提供一定参考。

锂离子电池的等效时变内阻模型及应用

针对锂(离子)电池在恒流、恒压和/或恒功率等工况下,Thevenin等效电路模型无法在线辨识其模型参数,进而无法描述锂电池特性的问题,提出了一种新的等效时变内阻模型。分析表明,通过将锂电池的开路电压和内阻,描述成未知的时变电压和内阻,并利用安时积分和随机漫步模型,分别表示其未知时变电压和内阻的进化,就可为锂电池建立一种以状态空间进行描述的等效时变内阻模型。分析也表明,因电池充放电而产生的暂态极化电压,可由电池端电流与时变内阻的乘积,以及电池端电压观测噪声分布的组合进行描述。本文模型相比传统模型,在恒流恒压以及恒功率的工况下,SoC估计的均方根误差平均降低了48%。公开充放电测试数据集和实验的SoC估计,均验证了本文模型及分析结果的正确性和有效性。

基于分布式时变增益水文模型和CN05.1降水数据的赣江流域径流模拟研究

水文模型是径流模拟的重要手段,降水是水文循环的重要组成部分,模型的选择和降水数据的质量对流域径流模拟都具有重要意义。以赣江流域为研究区域,通过对比CN05.1降水数据与站点线性插值降水数据,分析CN05.1降水数据的可靠性,评估基于分布式时变增益水文模型(DTVGM)和CN05.1降水数据在赣江流域径流模拟的适用性。研究表明:(1)CN05.1降水和站点插值降水多年月平均降水年内变化过程类似,空间分布相关性很高,R均值为0.90,CN05.1日降水与站点插值日降水相关性较高,RMSE均小于等于7.52 mm,R均大于等于0.81;(2)基于CN05.1降水和站点插值降水数据模拟了赣江流域新田等6个水文站1961—2009年的流量,模拟流量在多数大流量处大于实测流量,表明模型对于大流量的模拟存在高估现象;(3)无论是日径流还是月径流,基于CN05.1降水数据的径流模拟精度均较高,且月径流模拟要优于日径流。因此,基于DTVGM模型和CN05.1降水数据在赣江流域径流模拟具有较高的适用性。

Nelson-Siegel模型中的时变载荷因子及其对提高经济形势预测的重要作用

现有文献中Nelson-Siegel模型大多将载荷因子λ提前固定为常数或作为待估静态参数,较少考虑载荷因子λ的时变化。本文基于得分驱动时变参数建模方法,在状态空间模型框架内考虑时变载荷因子λ,构建GAS-λ-DNS模型,并提取相应时变载荷因子。结果显示,时变载荷因子λ_(t)呈现出极强的波动性,同时与经济周期密切相关;将时变载荷因子λ_(t)应用于预测工业产出增速,发现载荷因子相比于传统宏观预测因子具有额外增量信息,引入λ_(t)可以显著提高模型预测精度。本文结论对Nelson-Siegel利率期限结构建模和宏观经济预测因子选取具有参考价值。

基于Kriging模型的大跨度拱桥时变地震易损性分析

文章以桥墩钢筋锈蚀机理为基础,探究了基于氯离子环境侵蚀引起的钢筋直径及力学性能的退化规律,同时考虑地震动和结构参数的变异性,因分析计算量很大,引入Kriging模型和拉丁超立方抽样(Latin hypercube sampling,LHS)法建立易损性曲线,并利用Monte Carlo抽样方法形成全寿命周期内的桥梁系统损伤概率曲面。运用OpenSEES程序引入时变效应,对某大跨度拱桥建立有限元模型。分析结果表明:Kriging模型能够较精确地代替有限元进行分析,能够显著减小计算量;对于大跨度拱桥而言,由Monte Carlo抽样得到的全桥体系易损性来评价桥梁的抗震性能更加合理;在全寿命设计基准期内,随着服役时间增加,桥墩损伤概率明显增大。该研究可为类似桥梁结构全寿命抗震性能设计提供参考。

磁悬浮铣削电主轴时变质量系统动力学模型与切削稳定性分析

磁悬浮电主轴铣削加工时,由时变切屑质量高速旋转产生的时变不平衡离心力,会导致加工表面形成再生颤振。针对这一问题,采用构建稳定性叶瓣图的方法,对铣削系统进行了稳定性预测。首先,分析并建立了动态铣削力、时变不平衡离心力以及主动磁轴承电磁力的数学模型,构建了磁悬浮电主轴铣削加工系统动力学模型;然后,采用全离散化方法得到了铣削加工系统的稳定性叶瓣图;最后,利用MATLAB数值计算平台对系统的切削稳定性进行了分析,得到了时变质量特性以及磁悬浮轴承电磁力对系统切削稳定性的影响规律。研究结果表明:在叶瓣1、叶瓣2、叶瓣3、叶瓣4处,时变系统的极限轴向切深对比定常系统分别下降了0.005 mm、0.010 mm、0.022 mm、0.033 mm,证明时变不平衡离心力会导致系统的切削稳定性降低,并且主轴转速越高,其影响越大;磁轴承力-位移刚度分别为k_(q)=-2×10^(5) N/m、k_(q)=-2×10^(6) N/m、k_(q)=-2×10^(7) N/m时,系统的极限轴向切深分别为0.37 mm、0.55 mm、1.45 mm,证明通过增大磁轴承的力-位移刚度可使系统的切削稳定性得到增强。

带有时变杠杆效应的随机波动率模型参数估计及其应用

为了更好地捕捉金融时间序列中杠杆效应的时变非对称性,本文基于线性样条思想,提出一种带有时变杠杆效应的半参数随机波动率模型,并利用贝叶斯MCMC方法对所提模型中的参数进行了估计.模拟研究表明贝叶斯MCMC方法在所提模型的参数估计方面有着良好的有限样本表现.最后利用本文所提出的带有时变杠杆效应的半参数随机波动率模型对2000年1月4日至2020年8月18日的上证综合指数和深证成份指数日收益数据进行了实证分析,结果表明利用本文所提出的模型拟合这两组实例数据是合理的.

基于时变参数的灰色模型在变形监测中的应用

针对传统灰色GM(1,1)预测模型拟合和预测精度较低的问题,建立了基于时变参数的灰色模型。首先介绍了传统灰色GM(1,1)和二阶GM(2,1)模型的建立过程;然后基于时变参数优化灰作用量的原理,建立了基于时变参数的灰色GM(1,1)模型和GM(2,1)模型;最后以两组矿区地表沉降监测数据为例,利用不同灰色模型方案进行预测对比,并评定了灰色模型的精度。结果表明,基于时变参数的GM(2,1)模型预测精度最高,灰色模型精度检验等级为Ⅱ级,说明该模型更加贴合矿区地表监测数据变形趋势。

基于高斯函数的中国区域时变性水汽垂直剖面模型

中国地区气候变化复杂,水汽情况多变,现有的PWV垂直改正模型主要使用简单的经验改正模型或区域模型,未能考虑水汽的精细时变特性。对此,利用2016~2018年ERA5再分析资料,使用高斯函数构建中国区域顾及年周期、半年周期、日周期和半日周期的时变性PWV垂直剖面模型(C-GPWV模型),使用2019年ERA5PWV剖面与2019年探空站地表PWV对模型进行精度验证,并与GPT3模型进行精度对比。实验结果表明,顾及水汽精细时变特性的C-GPWV模型在ERA5PWV剖面与探空站PWV的精度均高于GPT3模型。