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基于协整理论的洪水预报实时校正方法及应用研究

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水资源保护 2022年

作者：张旭旻瞿思敏李倩石朋嵇海祥宋兰兰郝庆庆河海大学水文水资源学院河海大学水利学科专业实验教学中心河海大学水利工程实验教学中心水利部南京水利水文自动化研究所

为了提高淮河流域上游的洪水预报精度，引入计量经济学中的协整理论与误差修正模型用于洪水预报实时校正。同时为了解决自回归算法无法针对非平稳序列建模以及序贯相关性问题，尝试将误差修正思想应用于自回归模型中，构建基于误差修正... 详细信息

为了提高淮河流域上游的洪水预报精度，引入计量经济学中的协整理论与误差修正模型用于洪水预报实时校正。同时为了解决自回归算法无法针对非平稳序列建模以及序贯相关性问题，尝试将误差修正思想应用于自回归模型中，构建基于误差修正思想的自回归模型。以淮河鲁台子站以上流域为研究区域，基于分布式垂向混合产流模型模拟结果，分别构建1-3阶自回归模型、误差修正模型与基于误差修正思想的自回归模型对模拟计算结果进行修正，采用修正效果评价系数、确定性系数、洪峰相对误差、径流深相对误差和峰现时差5个评价指标，分析对比各校正模型的校正结果。结果表明，3种实时校正方法均能对淮河上游流域洪水起到一定的校正效果。1）其中AR模型校正效果最差，排除误差序列非平稳的20120907与20140827次洪水后，其平均修正效果评价系数为0.20；2）误差修正模型能够有效校正预报洪水，其平均修正效果评价系数为0.76；3）基于误差修正思想的自回归模型校正效果较好，与传统自回归模型相比，对洪峰流量的修正效果显著提高，其平均修正效果评价系数达到0.98，可用于淮河流域上游洪水预报的实时校正，也可进一步推广应用。

关键词：协整理论误差修正模型自回归模型实时校正淮河上游流域

协整理论应用于非平稳FCCU系统的状态监测与故障诊断

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石油学报（石油加工） 2007年第1期23卷 69-76页

作者：陈前潘昱昱南京航空航天大学振动工程研究所江苏南京210016

笔者首次提出了将经济学领域中的协整理论应用于非平稳工业过程系统的状态监测与故障诊断。首先简要介绍了协整理论,并基于流化催化裂化装置(FCCU)的仿真数据建立了非平稳变量组的协整模型,验证了这些变量在正常状态下满足协整关系。模... 详细信息

笔者首次提出了将经济学领域中的协整理论应用于非平稳工业过程系统的状态监测与故障诊断。首先简要介绍了协整理论,并基于流化催化裂化装置(FCCU)的仿真数据建立了非平稳变量组的协整模型,验证了这些变量在正常状态下满足协整关系。模拟FCCU系统的两种故障模式用来验证协整模型的非正常状态监测能力,还引入降阶协整模型故障隔离法,锁定了破坏协整关系的变量。应用结果表明,协整理论在工程系统状态监测与故障诊断领域具有潜在的重要应用价值。

关键词：协整理论非平稳过程状态监测故障诊断公共趋势

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基于协整理论的非平稳过程故障监测方法研究

基于协整理论的非平稳过程故障监测方法研究

作者：闻家陶北京化工大学

学位级别：硕士

由于外部扰动和过程内部复杂结构的相互影响,实际工业过程的数据往往会呈现出明显非平稳的特性,使得故障信号很容易被变量的非平稳趋势所掩盖,运行过程中出现的异常状态很难被监测到。因此对非平稳过程监测的研究受到越来越多的关注。... 详细信息

由于外部扰动和过程内部复杂结构的相互影响,实际工业过程的数据往往会呈现出明显非平稳的特性,使得故障信号很容易被变量的非平稳趋势所掩盖,运行过程中出现的异常状态很难被监测到。因此对非平稳过程监测的研究受到越来越多的关注。协整理论是时间序列分析中的一种处理多元非平稳时间序列的方法,它通过探究变量间的长期均衡关系来实现对多元非平稳时间序列的分析。针对连续非平稳工业过程,提出了一种基于协整理论和联合统计矩的非平稳过程监测方法。对过程中的非平稳变量,利用协整分析得到这些非平稳性变量之间长期均衡关系的离差,然后将其与平稳变量相组合形成新的平稳数据集。不同于通常所采用的统计量和统计量仅涉及到数据的低阶统计性质,提出了一种包含高阶矩的监测统计量,即一个含有均值、方差和偏度的联合统计矩来提取平稳数据集的更全面的统计特征,并通过移动窗口的方式实现在线监测。以一个仿真数据和一个实际工业过程的数据集为例,说明了该方法对非平稳过程监测的有效性。相比于主成分分析和基于协整分析和统计量的监测方法,该方法具有更低的误报率和更早的报警时间。而在间歇生产过程中,受过程内部机理的影响,在每一批次中部分变量间有着稳定的均衡关系,当过程出现异常时,均衡关系被打破从而使相对于均衡关系的离差序列的统计特征发生变化。将这些变量间长期均衡关系的离差的方差作为监测统计量来实现对过程的在线监测。通过对青霉素发酵过程的监测,证明了该方法在间歇过程监测中的有效性。且该方法无需进行批次轨迹同步化以及批次展开的预处理操作,极大地简化了间歇过程的监测程序。本文的研究表明,基于协整分析的监测方法普遍适用于非平稳工业过程,对间歇过程和连续过程都有着较好的监测效果。

关键词：非平稳过程协整理论统计矩间歇过程故障监测

股票配对交易的套利策略研究——基于BP选股和协整理论分析

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股票配对交易的套利策略研究——基于BP选股和协整理论分析

作者：沈婷重庆大学

学位级别：硕士

20世纪90年代,我国成立两个证券交易所,开创了在社会主义制度下建立股票市场的先河。自此,我国股票市场开始逐渐发展和完善,拥有的股票种类越来越多,同时也受到越来越多投资者的关注。2021年,我国设立了北京证券交易所,这也有利于推动... 详细信息

20世纪90年代,我国成立两个证券交易所,开创了在社会主义制度下建立股票市场的先河。自此,我国股票市场开始逐渐发展和完善,拥有的股票种类越来越多,同时也受到越来越多投资者的关注。2021年,我国设立了北京证券交易所,这也有利于推动股票市场的高质量发展。然而,目前股票市场还存在中小投资者非理性投资、过分投机的现象,以及资源配置不合理,风险波动大的情况。本文研究如何合理制定股票配对交易的套利策略,旨在帮助投资者降低风险,增加获利机会,进一步优化股票市场的资源配置。本文主要以上证50指数的50只成分股作为股票池,选取2021年的每日股票数据,利用相关系数法和BP神经网络法确定相关性最高的四组配对股票分别为:恒瑞医药与中国平安、工商银行与农业银行、工商银行与平安银行、新华保险与中国平安。而后,建立配对股票的套利模型。对股票的价格序列进行单位根和纯随机性检验,若满足一阶平稳非纯随机的条件,则进行格兰杰因果关系检验确定配对股票中的自变量和因变量。在此基础上,利用Engle-Granger两步协整检验法确定配对股票的协整模型。在配对股票模型的建立过程中,仅有恒瑞医药与中国平安、工商银行与农业银行这两组通过检验,设定交易头寸比例为25:32和5:11。最后,进行套利策略的设计和实证分析。本文设计三种套利策略分别为:基于均值回复法的套利策略、基于AR-GARCH模型的套利策略和基于可变平仓线的改进策略。选取恒瑞医药与中国平安、工商银行与农业银行这两组配对股票2021年日收盘价数据进行回测分析,研究结果显示前两个策略存在亏损,而改进策略是盈利状态,收益效果最好。其中,恒瑞医药与中国平安在最优参数(!,")=(1.5,0.4)时,净利润最高为13176.89元;工商银行与农业银行在最优参数(!,")=(0.6,0.35)时,净利润最高为7408.675元。选取两者2021年每月的五分钟K线,进一步对改进策略进行稳定性分析,回测结果显示两组配对股票都存在很大套利机会,总的净利润为226920.8905元和17896.60734元。因此,基于可变平仓线的改进策略,投资风险低,交易的获利概率大,可供投资者参考。

关键词：配对交易 BP神经网络协整理论均值回复 AR-GARCH模型

基于协整理论和深度学习的风力发电机状态监测研究

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基于协整理论和深度学习的风力发电机状态监测研究

作者：张少飞内蒙古科技大学

学位级别：硕士

风能作为一种清洁能源越来越受到人们的关注和重视,随着风电行业的发展,投入运行的风力发电机数目越来越多,由于风力发电机本身的工作条件需求,它常常被安装在环境较为恶劣的地区,这就使得风机极易发生故障,而风机的机舱又位于塔筒顶端... 详细信息

风能作为一种清洁能源越来越受到人们的关注和重视,随着风电行业的发展,投入运行的风力发电机数目越来越多,由于风力发电机本身的工作条件需求,它常常被安装在环境较为恶劣的地区,这就使得风机极易发生故障,而风机的机舱又位于塔筒顶端,维修起来则十分困难。风机维护的高昂成本已经严重影响了风场的经济效益,同时也制约了风电行业的发展。为了监测风机的运行状态,确保风机安全可靠的运行,本文基于SCADA数据,对风力发电机的状态监测方法进行了研究。本文主要内容如下:(1)对风力发电机组的组成结构、工作原理以及SCADA系统的工作原理进行了介绍。对协整理论相关内容进行了阐述,分析了风机SCADA参数之间的协整关系。使用风机正常状态下的SCADA数据分别建立了两变量和多变量的协整模型,对所建模型进行检验,通过含故障记录的SCADA数据验证了所提方法在风机状态监测中的有效性。(2)基于SCADA数据构建的协整模型对风力发电机电气故障的监测效果良好,然而对于机械故障则难以监测,为了对风力发电机的机械故障进行监测,提出了基于协整和向量误差修正模型的风电机组发电机驱动端轴承状态监测方法。选择驱动端轴承温度及相关参数作为建模变量,验证所选参数之间的协整关系,使用风机正常状态下的SCADA数据建立模型,得到模型预测残差,使用指数加权移动平均方法设定阈值,对轴承运行状态进行监测,通过实验分析,验证了所提方法的有效性。(3)为了能够提取SCADA数据的深层特征,提高模型的预测精度,提出一种基于注意力机制多尺度卷积门控循环网络的风电机组齿轮箱状态监测方法。使用相关系数法选择与监测参数相关性较强的SCADA参数作为模型输入变量,建立注意力机制多尺度卷积门控网络模型,使用风机正常状态下SCADA数据训练模型,得到模型预测残差,计算状态监测指标,使用指数加权移动平均方法设定阈值,对齿轮箱进行状态监测,通过实验分析,验证了所提方法的有效性。

关键词：风电机组状态监测协整理论向量误差修正模型深度神经网络

基于协整理论和误差修正模型的电网投资需求预测研究

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电网技术 2011年第9期35卷 193-198页

作者：赵会茹杨璐李春杰马昕华北电力大学经济与管理学院北京市昌平区102206

电网投资需求预测对于合理安排电网建设资金的投入、减少资金成本等具有十分重要的意义,提出了一种基于协整理论和误差修正模型的电网投资需求预测模型。以某地区1981—2009年的统计数据为基础,通过ADF单位根检验、Johansen协整检验,逐... 详细信息

电网投资需求预测对于合理安排电网建设资金的投入、减少资金成本等具有十分重要的意义,提出了一种基于协整理论和误差修正模型的电网投资需求预测模型。以某地区1981—2009年的统计数据为基础,通过ADF单位根检验、Johansen协整检验,逐步筛选变量,发现了电网投资与最大用电负荷之间具有长期均衡关系,并建立了2者的长期均衡模型。在长期均衡模型的基础上,通过误差修正模型构建了2者的短期调节关系模型,以提高短期预测精度。算例分析说明,上述长期均衡模型和短期调节关系模型具有较高的预测精度。

关键词：电网投资需求预测协整理论误差修正模型

基于协整理论的环境温湿度效应下连续梁桥频率修正方法

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振动与冲击 2018年第7期37卷 23-31,61页

作者：何浩祥张小福王小兵北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室北京100124 首都世界城市顺畅交通北京市协同创新中心北京100124

环境温度和湿度效应及其变化导致工程结构的模态参数有明显的波动和时变特性;目前关于温度对桥梁频率影响和相关量化统计方法并不能完全反映多环境因素综合作用下的结构动力性能和时变频率特性。利用协整理论能够量化多个非平稳序列之... 详细信息

环境温度和湿度效应及其变化导致工程结构的模态参数有明显的波动和时变特性;目前关于温度对桥梁频率影响和相关量化统计方法并不能完全反映多环境因素综合作用下的结构动力性能和时变频率特性。利用协整理论能够量化多个非平稳序列之间长期均衡关系的能力,对自然环境下三跨混凝土桥梁模型的长期监测及数据分析,建立了基于协整理论的"温度—湿度—频率"长期均衡模型,研究了温度和湿度对结构频率的综合影响。结果表明该模型具有较好的拟合精度和预测能力,能充分反应环境温度和湿度对结构频率影响的本质特征;基于该协整模型,进一步提出了考虑多环境因素影响的桥梁频率修正模型,有效剔除环境温度和湿度对频率的影响,准确展现结构内因引起的动态特性改变,为桥梁损伤诊断和安全评估提供有效信息。

关键词：频率协整理论温度湿度钢筋混凝土桥梁结构健康监测

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基于协整理论的滚动轴承退化特征提取

振动．测试与诊断 2021年第2期41卷 385-391,417,418页

作者：李耀龙李洪儒王冰于贺陆军工程大学导弹工程系石家庄050003 西北核技术研究所西安710024 上海海事大学物流工程学院上海201306

通过分析滚动轴承全寿命数据均方根(root mean square,简称RMS)和样本熵的演化规律,发现两特征间存在一定的协整关系,提出了一种基于协整理论的滚动轴承退化特征提取方法。将不同的滚动轴承全寿命数据统一起来,得到具有一致性的演变过... 详细信息

通过分析滚动轴承全寿命数据均方根(root mean square,简称RMS)和样本熵的演化规律,发现两特征间存在一定的协整关系,提出了一种基于协整理论的滚动轴承退化特征提取方法。将不同的滚动轴承全寿命数据统一起来,得到具有一致性的演变过程。采用多组滚动轴承全寿命数据进行实例分析,验证了该方法所提特征的优势,深入研究了所提特征具有两段性和一致性的原因。通过分析看出,相对于RMS和样本熵,所提出特征在非平稳阶段的单调性更好。对比了协整融合和常用融合算法的不同,分析结果表明,所提特征具有良好的两段性与一致性,具有更好的故障预测能力。

关键词：滚动轴承协整理论退化特征趋势预测

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基于最小距离法和协整理论的投资策略

科技和产业 2023年第11期23卷 114-119页

作者：黎明辉湛江幼儿师范专科学校数学系广东湛江524084

随着人民币国际化及A股市场的投资限制逐渐放宽,国内市场的股价波动性进一步加剧,增加了投资者的投资风险。在这种情况下,配对交易作为一种较为稳健的投资组合策略逐渐为投资者所青睐。将上证50指数中的银行成分股作为研究对象,以最小... 详细信息

随着人民币国际化及A股市场的投资限制逐渐放宽,国内市场的股价波动性进一步加剧,增加了投资者的投资风险。在这种情况下,配对交易作为一种较为稳健的投资组合策略逐渐为投资者所青睐。将上证50指数中的银行成分股作为研究对象,以最小距离法对投资策略进行股票配对,并分别采用最小距离交易策略和协整理论交易策略进行交易绩效实测,对交易策略进行评估。研究发现,配对交易在国内市场可以获得良好的收益。

关键词：配对交易 A股市场最小距离法协整理论