非参数核密度估计模型预测双酚A的物种敏感度分布规律

双酚A(bisphenol A,BPA)已被证实是内分泌干扰物,可干扰生物体正常的激素功能,对生殖、发育和免疫系统产生不良影响。BPA进入环境后可能会对水生生物和陆地生物造成毒性效应,破坏生态平衡。针对BPA对水生生物的毒性特点,利用Python语言,基于非参数核密度估计模型构建BPA淡水水生生物的敏感度分布曲线,选用4种传统参数模型进行对比,并推导出保护淡水水生生物的BPA水质基准建议值。结果表明,Python构建模型简单高效,相较于传统的参数模型,非参数核密度估计方法在推导BPA的水质基准建议值中更加稳健和精准,其中3种参数模型和非参数核密度估计模型计算得到的雌激素效应毒性的HC 5值分别为4.175、5.096、3.888和1.179μg·L^(-1);其他毒性的HC 5值为7.139、7.452、7.533和5.869μg·L^(-1)。非参数核密度估计的方法能够更好地构建物种敏感度分布曲线,为进一步研究BPA的水质基准和更好地保护淡水水生生物提供了有力支持,同时研究成果以期为我国地表水环境质量标准的制修订做出贡献。

基于自适应带宽核密度估计的压气机叶片加工误差统计分析方法

针对压气机叶片的加工误差统计分析建模问题,本文提出了一种自适应带宽的非参数核密度估计方法,实现了压气机叶片加工误差的概率密度建模。首先,基于拇指法则求解固定带宽核密度估计中的固定最优带宽作为起始带宽。然后,在固定最优带宽的基础上引入灵敏因子构建了自适应带宽函数,并通过自适应带宽函数对核密度估计进行调控。在此基础上,以核密度估计的精度均方差(MSE)与灵敏度S为目标函数,采用精英策略遗传算法对灵敏因子进行优化获得最优灵敏因子。进而计算出不同数据样本点对应的最优带宽,使得带宽能够根据数据样本疏密程度进行自适应调整。最后,对134组机械加工叶片的叶型截面的6种叶型误差进行统计建模,并采用交叉检验法验证了自适应带宽核密度估计的泛化性能。实验结果表明该方法的适用性好精度高,且拟合优度均在0.9以上,同时避免了传统固定带宽核密度估计的局部适应性问题。本文所提出的统计分析方法能够准确获得现有工艺能力下压气机叶片加工误差的分布特性,为叶片气动设计优化改进提供了一种有效手段。

基于最优带宽的广东海上风电出力非参数核密度估计与分析

为支撑广东省海上风电规划与电网安全调度,提出一种基于最优带宽参数下的海上风电非参数核密度估计模型,该模型无需依靠先验性的参数结果,可适配出力分布呈多峰性的海上风电。算例分析验证了所提模型的拟合效果可兼具曲线平滑与反映尖峰特征的特点,降低拟合估计的误差,并通过分析多时空尺度下的海上风电非参数核密度估计模型,形成对应地区的发展建议。所得结果可为广东省海上风电规划、电网安全调度提供风电运行的参考借鉴价值。

基于自适应多变量非参数核密度估计的多风电场出力相关性建模

研究多个风电场的联合概率密度,对于风电大规模并网及电力系统运行控制具有重要意义。该文提出一种基于自适应多变量非参数核密度估计的多风电场联合概率密度建模方法。首先以可变带宽代替固定带宽建立一种自适应的多变量非参数核密度估计模型,然后针对模型带宽选择问题,构造了一种以欧氏距离和最大距离为拟合性指标的带宽优化模型,最后利用序优化算法对其进行求解。实际算例仿真结果表明,该文方法不仅较传统基于copula函数的参数估计方法具有更高的精度和适用性,而且还较好地解决了传统多变量非参数核密度估计方法的局部适应性问题。

谷子价格波动风险的度量及防范分析——基于谷子主产区的非参数核密度估计

基于2020年6月~2023年6月的面源数据,采用非参数核密度估计法对我国谷子主产区的谷子价格波动进行风险分析。结果表明:(1)种植面积与价格风险的发生呈正相关。山西和内蒙古是谷子种植大省,供需情况与购销活力相对于其他省份更具有弹性,价格波动的风险更大。(2)各省谷子价格差异较大,偏度均不等于0,不属于正态分布。谷子价格总体均呈下降趋势,波动趋势具有一致性,但波动幅度差距较大。(3)谷子价格波动概率密度分布均不符合规则经验分布,偏度与峰度表现均较为明显,且具有“尖峰厚尾”的特征。(4)各省谷子价格下降概率均>50%,降价风险高于涨价风险。山西出现价格下降的风险最高;其次依次为辽宁、河北和内蒙古。提出建立和完善谷子市场行情监测系统,谷子种植户进一步增强风险管理意识的对策建议。

基于改进非参数核密度估计和拉丁超立方抽样的电动公共客车负荷模型

为了建立更精确的电动公共客车充电负荷模型,对起始荷电状态和起始充电时间的概率分布和抽样方法进行研究。首先针对概率分布,提出采用边界核的自适应非参数核密度估计算法,该方法无需概率分布的任何假设,能有效解决边界偏差和缺乏局部适应性的问题,从而提高了起始荷电状态和起始充电时间概率分布的准确度和适应性。其次针对抽样环节,提出结合三次样条插值法的改进拉丁超立方抽样算法,该方法不仅可以解决累积分布函数的反函数较难求解的问题,而且具有准确度高、抽样规模小等优点。最后,以这两种算法为基础,建立电动公共客车充电负荷模型,并将其与实测数据和传统参数估计方法所得结果进行对比。仿真结果证明了所提方法的适应性和有效性。

基于非参数核密度估计的密度峰值聚类算法

针对密度峰值聚类算法CFSFDP(clustering by fast search and find of density peaks)计算密度时人为判断截断距离和人工截取簇类中心的缺陷,提出了一种基于非参数核密度估计的密度峰值聚类算法。首先,应用非参数核密度估计方法计算数据点的局部密度;其次,根据排序图采用簇中心点自动选择策略确定潜在簇类中心点,将其余数据点归并到相应的簇类中心;最后,依据簇类间的合并准则对邻近相似子簇进行合并,并根据边界密度识别噪声点得到聚类结果。在人工测试数据集和UCI真实数据集上的实验表明,新算法较之原CFSFDP算法,不仅有效避免了人为判断截断距离和截取簇类中心的主观因素,而且可以取得更高的准确度。

基于模糊序优化的风功率概率模型非参数核密度估计方法

风功率概率分布模型的研究对于风电场规划以及运行都具有重要意义。提出了一种基于模糊序优化的风功率概率密度模型非参数核密度估计方法。该方法利用风电运行数据样本构建风功率概率密度的非参数核密度估计模型;然后建立用于模型带宽选择的多目标优化模型;最后利用模糊序优化对带宽优化模型进行求解。实际算例结果表明,所提建模方法完全由样本数据驱动,不需要对概率密度模型进行先验主观假设,因而具有更高的建模精度和更强的适用性。

基于非参数核密度估计法的光伏出力随机分布模型

光伏出力的随机性是影响光伏发电稳定性的重要因素。通过对国内某一光伏电站历史运行数据进行统计计算和分析,揭示气象条件差异对光伏出力水平的影响规律,并提出将数据按气象条件分类,用非参数核密度估计法建立晴天、多云、阴天、雨雪4种气象条件下光伏出力的随机分布模型。该方法对数据分布不附加任何假定,只从数据本身特征出发研究其分布特性,适合分析受气象影响显著的光伏出力分布特性。结果表明,模型所示分布特性与相应气象条件下光伏出力实际概率分布具有很好的一致性。

基于非参数核密度估计和改进谱多流形聚类的负荷曲线分类研究

针对高维负荷曲线的聚类问题,提出一种基于改进谱多流形聚类的负荷曲线聚类方法,该方法包括典型日负荷曲线提取、负荷曲线聚类和聚类效果评价3个步骤。首先提取用户负荷特性指标,结合非参数核密度估计方法计算提取用户典型日负荷曲线。在改进谱多流形聚类算法中,引入时间翘曲距离度量曲线相似性,并用高斯核函数计算局部相似性,基于此构建相似性矩阵并聚类。聚类后采用多种聚类有效性指标,从聚类效果、算法稳定性和运算时间3个角度对聚类结果和算法性能进行评价。采用某地区若干用户的负荷数据作为算例样本进行聚类分析,验证了所提出的典型日负荷曲线提取方法和改进谱多流形聚类算法的合理性和优越性。

物种敏感度分布的非参数核密度估计模型

针对目前物种敏感度分布参数方法建模所存在的缺点,首次提出基于非参数核密度估计方法的物种敏感度分布模型,并提出相应的最优窗宽和检验方法。选用无机汞作为案例研究对象,利用非参数核密度估计方法和3种传统参数模型分别推导了保护我国水生生物的无机汞的急性水质基准值。结果表明,非参数核密度估计方法在推导无机汞水质基准中的稳健性和精确度都大大优于传统参数模型,能够更好地构建物种敏感度分布曲线。该方法的提出丰富了水质基准的理论方法学,为更好地保护水生生物提供了有力的支撑。

基于非参数核密度估计法的光储系统容量优化配置

储能技术有助于缩减光伏功率输出的预测误差,并可以提高光伏预测输出作为电力系统调度参考的可靠性。为此,提出基于光伏功率预测误差分布,提出了一种光储系统容量配置方法。利用Markov链和持续法的组合预测模型实现了光伏功率超短期预测,依靠储能系统弥补实际光伏发电功率与预测功率的预测误差。根据非参数核密度估计法建立了光伏功率预测误差分布模型,由日最大绝对能量的累计分布函数给出储能系统的总体容量配置,实现储能系统的整体容量规划。通过对某20 MW(峰值)光伏电站实测数据仿真分析可知,在满足95%储能容量的日需求下,储能配置容量为9 MWh。所提出的方法为光伏电站合理配置储能系统提供了理论依据,使光伏电站具备更好的可调可控能力。

非参数核密度估计在铜、银物种敏感度分布中的应用

采用非参数核密度估计模型构建铜和银保护中国淡水水生生物的物种敏感度分布曲线,并推导了它们的水质基准阈值.结果表明,非参数核密度估计方法在推导IB族两种过渡金属水质基准中的稳健性和精确度都大大优于传统参数模型,能够更好地构建物种敏感度分布曲线.针对不同类别的物种来看.脊椎动物、无脊椎动物、鱼类、甲売类、其他无脊椎动物和全部水生生物的HC5值都随着周期増加而减小,无脊椎动物的敏感性明显高于高营养级的脊椎动物.非参数核密度估计方法的提出丰富了水质基准的理论方法学,为同族或同周期元素之间水质基准阈值的进一步研究和更好地保护水生生物提供了有力的支撑.

基于非参数核密度估计和Copula函数的配电网供电可靠性预测

为了提高配电网供电可靠性预测精度,借鉴Copula函数在可靠性评估方面的应用,提出了基于非参数核密度估计法和Copula函数相结合的配电网供电可靠性预测算法。首先通过考虑线路平均故障率和平均维修时间之间的相关性,采用非参数核密度估计法拟合二者的边缘分布,通过最大似然法估计Copula函数的相关参数;然后采用最小欧式距离进行Copula优选,进而建立线路故障率和维修时间的模型,预测下一年的供电可靠性指标;最后以华东某地供电公司提供的数据为例进行仿真分析。结果表明,该模型能较好地满足供电可靠性预测要求,预测精度高于BP算法。

基于非参数核密度估计的风电功率区间预测

由于风电的高度随机性和波动性,且风电功率的预测精度仍较低,因此传统的风电功率点预测不足以描绘风电的不确定性。在风电功率点预测值的基础上,采用非参数核密度估计方法计算风电功率预测误差的概率密度,并采用三次样条插值拟合预测误差的概率分布曲线,继而得出满足一定置信概率的风电功率预测区间。结果表明,采用风电功率区间预测能提供风电功率预测曲线和该曲线的变化范围,更有利于风电的不确定性建模。

基于非参数核密度估计的风速短期相依模型

基于非参数核密度估计和时序Markov理论,建立模拟风电场风速的短期时序相依模型。首先由非参数多变量核密度估计理论给出相邻时刻风速的联合概率分布;然后根据Markov理论建立风速时序相依模型。采用该模型模拟产生风速序列,并与历史风速进行对比,结果表明,模拟风速序列可较好地保持历史风速的短期相依性。

基于非参数核密度估计的风功率波动性概率密度建模方法

研究风电波动概率模型对于风电一体化及运行具有积极影响。该文提出一种基于非参数核密度估计的风功率波动性概率密度建模方法。首先通过小波分解对风功率样本数据的波动量进行提取,基于波动量样本建立相应的非参数核密度估计模型,然后针对模型带宽选择问题,构造一种以拟合优度检验为约束条件的带约束带宽优化模型,最后利用约束序优化算法对其进行求解。实际算例仿真结果表明,所改进的风功率波动量概率密度模型较传统基于参数估计的模型具有更高的精确性和适用性,并且基于约束序优化的求解算法提升非参数估计方法的计算效率。

基于非参数核密度估计模型的乌鲁木齐河月径流随机模拟

利用非参数核密度估计方法建立了乌鲁木齐河月径流随机模拟的NP模型.其中,通过以最小二乘交叉验证（LSCV）指标为目标的粒子群优化获取NP模型带宽参数;采用可变核带宽方法进行边界修正.使用1958～2010年间53a月径流数据,经过250组分组模拟进行实用性检验.最后,与使用SAMS2007所建立的季节自回归PAR模型进行了对比.结果表明：所建乌鲁木齐河月径流NP模型能较好保持原序列统计特性;与PAR模型相比,它具有参数少、计算简单的特点.

非参数核密度估计视频目标空域定位技术研究

针对智能视频监控场合对视频运动目标定位的需求,本文提出了一种基于非参数核密度估计的视频运动目标空域定位技术。该技术先对代表视频运动目标的前景样本点进行非参数核密度估计,选择具有最高密度指标的样本点为第一个目标中心,然后通过修正样本点的密度估计值,逐步实现对视频运动目标的空域定位。本文的方法是减法聚类视频运动目标定位技术的进一步推广。推广后的定位方法,可根据具体的目标定位场合,灵活选择核函数对样本点进行核密度估计。实验表明,本文方法具有良好定位效果,同时,在样本点的密度估计上更具灵活性。

基于分箱核密度估计的非参数多模态背景模型

提出了一种用于检测运动目标的非参数多模态背景模型。该模型采用分箱核密度估计算法从训练图像序列中得到背景的密度函数。分箱核密度估计算法利用基于网格数据重心的分箱规则,很好地提取了训练图像序列的关键信息,避免了采用全样本数据点的重复计算,大大提高了运动目标检测算法的实时性。通过与全样本算法进行对比,发现该背景模型在运动目标检测中的有效性,可用于户外的实时交通监控系统。