Sampling Geostatistical Structures in Extremal Framework

Geostatistics of extreme values makes it possible to model the asymptotic behavior of random phenomena that depend on time or space. In this paper, we propose new models of the extremal coefficient of a stationary random field where the cumulative distribution is associated with a multivariate copula. More precisely, some models of extensions of the extremogram and these derivatives are built in a spatial framework. Moreover, both these two geostatistical tools are modeled using the extremal variogram which characterizes the asymptotic stochastic behavior of the phenomena.

非高斯风荷载极值估计:基于HPM转换过程的经验公式

风荷载极值概率信息对于结构抗风可靠性设计十分重要,基于Hermite多项式模型(Hermite polynomial model,HPM)转换过程方法由于在估计强非高斯性风荷载极值方面表现优异,因而受到研究人员的青睐从而被广泛应用。另一方面,该方法的使用过程烦琐且有较强的理论性,不利于工程应用。为此,该文基于该方法提出非高斯风荷载极值估计的经验公式,首先系统地阐述基于HPM转换过程方法,接着对风荷载的极值分布函数模型展开讨论,之后通过回归分析提出风荷载极值分布函数的经验公式,并对其适用性和精确性加以验证。研究成果表明,仅需知晓风荷载若干统计特征的情况下,经验公式可快速估计风荷载极值,精度上与HPM转换过程方法基本相同,而在效率和便捷性方面显著提升,便于在工程中推广使用。

Estimation for Nonnegative First-Order Autoregressive Processes with an Unknown Location Parameter

Consider a first-order autoregressive processes , where the innovations are nonnegative random variables with regular variation at both the right endpoint infinity and the unknown left endpoint θ. We propose estimates for the autocorrelation parameter f and the unknown location parameter θ by taking the ratio of two sample values chosen with respect to an extreme value criteria for f and by taking the minimum of over the observed series, where represents our estimate for f. The joint limit distribution of the proposed estimators is derived using point process techniques. A simulation study is provided to examine the small sample size behavior of these estimates.

Bull and Bear Dynamics of the Nigeria Stock Returns Transitory via Mingled Autoregressive Random Processes

This paper expounds the nitty-gritty of stock returns transitory, periodical behavior of its markets’ demands and cyclical-like tenure-changing of number of the stocks sold. Mingling of autoregressive random processes via Poisson and Extreme-Value-Distributions (Fréchet, Gumbel, and Weibull) error terms were designed, generalized and imitated to capture stylized traits of k-serial tenures (ability to handle cycles), Markov transitional mixing weights, switching of mingling autoregressive processes and full range shape changing predictive distributions (multimodalities) that are usually caused by large fluctuations (outliers) and long-memory in stock returns. The Poisson and Extreme-Value-Distributions Mingled Autoregressive (PMA and EVDs) models were applied to a monthly number of stocks sold in Nigeria from 1960 to 2020. It was deduced that fitted Gumbel-MAR (2:1, 1) outstripped other linear models as well as best fitted among the Poisson and Extreme-Value-Distributions Mingled autoregressive models subjected to the discrete monthly stocks sold series.

变速抽水蓄能机组运行转速对水泵断电工况的影响规律研究

【目的】变速运行技术是抽水蓄能行业重要的发展新方向,为了研究变速抽水蓄能机组不同初始运行转速对水泵断电工况的影响规律,【方法】分别对变速抽水蓄能机组在不同初始转速下发生水泵断电的导叶关闭和导叶拒动工况进行数值模拟,分析了该水力过渡过程中各关键物理量的变化规律、调节保证极值以及工况点轨迹演变规律。【结果】结果显示:变速抽水蓄能机组在允许的初始运行转速变化范围内(96%~108%)发生水泵断电。若导叶关闭,则该算例机组的蜗壳压力升高率、尾水管压力降低率、转速反转率变化范围分别在2.20%、3.28%、5.20%以内,不同初始运行转速对应的工况点轨迹线前期差别较大,而在进入水泵制动工况后的过渡过程中则接近重合。若导叶拒动,则不同初始转速对应的工况点轨迹线均与导叶初始开度的等开度线重合。【结论】结果表明:不同初始转速对应的流量和力矩在后续的过渡过程中的变化规律和变化幅值近似,蜗壳压力升高率、尾水管压力降低率、转速反转率变化范围均小于导叶关闭情况下相应的变化范围,分别在1.13%、2.98%、0.4%以内。研究成果可为我国变速抽水蓄能机组的实际投运提供一定技术支持。

Multivariate extremes and max-stable processes:discussion of the paper by Zhengjun Zhang

This discussion reviews the paper by Zhengjun Zhang in the context of broader research on multivariate extreme value theory and max-stable processes.

机械零部件的动态可靠性分析

传统的零部件可靠性模型不能很好地反映变幅随机载荷和强度退化对可靠性的影响,忽略了可靠度和失效率随使用时间的变化规律。运用顺序统计理论和随机过程建立了考虑变幅随机载荷和强度退化下机械零件的动态可靠性功能方程模型,利用二阶矩和摄动方法求出可靠性指标并计算出动态可靠度。研究了机械零件强度、载荷、可靠度和失效率随时间的变化规律,给出了可靠度和失效率随使用时间变化的动态过程曲线。实例计算结果表明:建立的功能方程模型符合实际工况,得到的动态过程曲线对零部件试验时间和可靠性寿命的确定具有一定的指导意义。

交通量持续增长下大跨桥梁时变极值外推分析

随着交通运输行业的迅速发展,持续增长的交通荷载逐步成为威胁既有桥梁运营安全的重要因素。为了研究现有交通荷载持续增长对大跨桥梁安全水平的影响,提出考虑交通量区间增长的车载效应极值外推方法,采用基于"时间离散"和"极值概率串联"的改进Rice公式捕捉交通量持续增长导致极值概率的时变特征,由两个数值算例验证考虑交通量增长的时变极值外推的精确性。基于某高速公路实测车流数据模拟了随机车流,预测了车流量线性增长下悬索桥运营期内的最大位移。研究结果表明:交通量增长导致荷载极值时变特征显著,基于独立同分布假定的经典极值理论与Rice公式均无法准确地对拟合高尾极值,而改进Rice公式可精准拟合并外推极值;在交通量年增长系数为1%~3%时,某悬索桥设计基准期内的车载效应放大系数为1.30~1.98;若交通量年增长系数大于3%,则该桥梁1000年重现期的最大位移将大于设计标准值。

工程结构作用极值分析方法研究

由于对工程结构所承受的各类作用进行极值分析,是确定作用的设计值以及服役结构的作用评估值的重要依据,针对目前的作用极值分析方法,主要在3个方面展开了探讨,即作用的截口分布的估计、最大值分布的估计以及估计结果的不确定性的评估等,发现了这些环节所存在的一些问题和缺陷:作用截口分布的估计缺乏客观性,而且估计的准确性不足;采用随机过程模型计算作用的最大值分布是不合适的;在极值的分析中缺乏对于不确定性的必要的估计,同时也存在一些细节上的欠妥之处。最后针对主要的问题提出了建议:采用阈值模型估计作用的底分布,采用点过程模型直接估计最大值的广义极值分布,并且考虑估计的不确定性选择适当的估计。

曲线的特征识别方法研究

通过相应法则提取曲线的特征极值,突出了曲线的特征位置,并且极大地压缩了待判曲线以及模板的数据量,提高了识别速度。结合归一化调整以及特征段幅度等算法,有效地克服噪声的干扰,准确识别待判曲线,具有较高的识别效率。实验结果证实了该方法的有效性和稳定性,识别率高,识别速度快,满足实时识别要求。

基于Radon变换与灰度投影积分极值方法的矩形检测

针对现有的矩形检测方法存在计算量大、检测精度不足等问题,提出基于Radon变换(Radon Transform,RT)与灰度投影积分极值(Gray Projection Integral Extreme Value,GPIEV)方法相结合的矩形快速检测方法,该方法运用Radon变换在小角度搜索范围内对矩形图像进行快速准确的旋转校正,随后对校正后的图像的垂直和水平方向使用灰度投影积分极值方法确定矩形2对平行直线位置,完成矩形的角度快速校正与重构。该检测方法利用了Radon变换对直线倾斜角度检测的准确性和灰度投影积分极值方法检测直线的准确性,弥补了这两种方法各自的不足。实验结果表明,该检测方法可应用在矩形等规则平面的几何图形检测识别中,检测精度高,且检测速度快。

一类平稳高斯序列超过数点过程与部分和的联合极限分布

主要讨论了一类平稳高斯序列的超过数点过程与部分和的联合极限分布,同时说明了极值与部分和是渐近独立的。

概率密度演化方法在机构运动精度可靠性中的应用研究

以工程中实际应用的某压力机平面多连杆机构为例,分析了其运动方程,得到了其运动精度可靠性分析的功能随机过程。采用极值变换理论,构造了机构运动精度极值概率演化的虚拟随机过程。利用概率密度演化方法求解得到了响应极值的概率密度函数,概率密度演化方法可直观地反映机构运动精度响应量与输入随机变量的概率演变、转化关系,并可方便地求解出机构运动精度可靠度。最后,结合计算结果分析了概率密度演化方法在机构运动精度可靠性分析中应用的优越性和可能存在的问题。

极值分析方法在车辆荷载评估中的应用与比较

针对现有车辆荷载安全评估中采用拟合得到的近似分布作为极值估计的底分布而导致的极值估计结果误差较大的问题,引入了极值统计的新方法,即阈值模型、次序统计量模型、点过程模型,并分别采用这些模型对广州北环高速公路的5型车车质量样本进行统计分析,得到重车荷载的概率分布尾部及最大值分布,将新方法的结果与现行方法得到的结果进行了比较。结果表明:阈值模型和点过程模型与样本的一致性较好,现行方法得到的结果与样本点相差较大,且现行方法在一定程度上低估了车辆荷载的极值。

利用随机模拟研究极值天气的预报模型试验

将随机过程的交叉理论应用于天气气候极值分析 ,以长江三角洲地区逐月最高最低气温为例 ,说明了交叉理论在极值研究中的作用。基于该理论 ,对上海市近1 0 0 a一月气温序列 ,用随机模拟的方法讨论了极端温度出现的频数、持续时间、时间间隔等参数对于气候变化的敏感性 ,并根据气候变化趋势 ,预测了未来气候极值统计特征的变化规律。

一类Markov过程的最大绝对值过程概率密度求解的新方法

随机过程或随机系统响应的最大绝对值概率分布往往是科学与工程中关心的重要挑战性问题.本文从理论与数值上进行了Markov过程的时变最大绝对值过程及其概率分布研究.文中,通过引入扩展状态向量,构造了最大绝对值-状态量联合向量过程,由此将不具有Markov性的最大值过程转化为具有Markov性的向量随机过程.在此基础上,通过最大绝对值-状态量之间的关系,建立了联合向量过程的转移概率密度函数.进而,结合Chapman-Kolmogorov方程和路径积分方法,提出了最大绝对值概率密度函数求解的数值方法.由此,可以得到Markov过程最大绝对值过程的时变概率密度函数,可进一步用于结构动力可靠度分析等.通过数值算例,验证了本文所提方法的有效性.该方法有望推广到更一般随机系统的极值分布估计之中.

妙用Origin求实验极值

以光电效应中"光电管伏安特性曲线的测定"为例,介绍了Origin软件在确定实验极值方面的一些特殊应用。结果表明利用该软件处理物理实验数据能大大减轻学生繁杂的数据计算及绘图步骤,有效避免了手工处理所带来的误差,并且能准确直观地获取手工方法难以得到的实验极值。

抽水蓄能电站机组甩负荷试验及仿真分析

响水涧抽水蓄能电站机组甩负荷时导叶采用两段折线关闭规律关闭,对该电站1#水力单元甩全负荷时的水力过渡过程的现场实测数据和数值仿真计算结果进行对比、分析。结果显示二者具有较高的吻合度,验证了数值仿真计算的准确性。采用数值仿真方法预测极端控制工况,结果显示过渡过程各特征常数均满足设计要求,为电站输水发电系统及机电设备的安全运行提供依据,并为类似工程提供参考依据。

无线传感器网络上的极值区域查询处理

提出了无线传感器网络上的一种查询——极值区域查询(peak region query,简称PRQ),即用户指定查询区域的大小和形状,例如半径为R的圆形区域,然后需要查询传感器网络中的某个区域,使得区域内传感器节点数据的某种聚集值最大.定义了极值区域查询的概念,并提出一种集中式算法以求解查询结果.由于传感器节点的能量有限,为了降低查询处理过程中的能耗,提出了分布式算法EXQ(an algorithm for extreme value query processing).与集中式算法相比,EXQ不但显著降低了能耗,而且使得每个传感器的能耗更加平均,从而延长了网络的使用寿命.EXQ的基本思想是,将整个网络划分为若干相互重叠的子区域,对每个子区域通过本地数据聚集得到一个本地结果,然后对这些结果再进行全局数据聚集从而得到查询结果.从理论和实验两方面分析和比较了集中式算法和EXQ的能耗和节点负载分布.

一种新型大米检测图像的自适应滤波算法

针对大米检测图像中的脉冲噪声提出了一种新型的基于极值和噪声密度估计算法的自适应滤波算法,结合了EM算法和IMFLED算法的优点。实验表明该算法比现有的中值滤波去噪和保持物体的实际大小、边缘等许多重要细节的能力更强,特别在噪声密度比较高的情况。