Range Unit‐Root (RUR) Tests: Robust against Nonlinearities,Error Distributions,Structural Breaks and Outliers

Abstract. Since the seminal paper by Dickey and Fuller in 1979, unit‐root tests have conditioned the standard approaches to analysing time series with strong serial dependence in mean behaviour, the focus being placed on the detection of eventual unit roots in an autoregressive model fitted to the series. In this paper, we propose a completely different method to test for the type of long‐wave patterns observed not only in unit‐root time series but also in series following more complex data‐generating mechanisms. To this end, our testing device analyses the unit‐root persistence exhibited by the data while imposing very few constraints on the generating mechanism. We call our device the range unit‐root (RUR) test since it is constructed from the running ranges of the series from which we derive its limit distribution. These nonparametric statistics endow the test with a number of desirable properties, the invariance to monotonic transformations of the series and the robustness to the presence of important parameter shifts. Moreover, the RUR test outperforms the power of standard unit‐root tests on near‐unit‐root stationary time series; it is invariant with respect to the innovations distribution and asymptotically immune to noise. An extension of the RUR test, called the forward–backward range unit‐root (FB‐RUR) improves the check in the presence of additive outliers. Finally, we illustrate the performances of both range tests and their discrepancies with the Dickey–Fuller unit‐root test on exchange rate series.     

数学形态学在数字图像处理中的应用研究

传统边缘检测算法由于对噪声敏感,难以准确提取图像边缘,导致图像处理效果不佳.基于传统数学形态学算法中结构算子的方向性和尺寸几何的基础上进行算法改进.针对抗噪型碰撞腐蚀形态学边缘检测算子结构元素特征,采用不同大小结构元素组合来提取边缘特征,有效保证了图像细节的同时去掉较大噪声点.根据结构元素的方向性,利用同向结构元素图像的匹配来检测各边缘信息,确保不同向边缘信息的完整度.通过比较文本改进算法与传统的边缘检测算法对图像边缘检测效果表明:本文提出的改进算子在处理较大图像边缘检测时具有更快的检测速度,且图像边缘光滑,细节清晰,具备了更强的抗噪性能.     

基于宽度学习的结构沉降预测

结构监测是确保工程结构建设在施工和运营阶段安全的关键因素,因此采用合理有效的预测模型对结构沉降监测数据进行科学准确的预测成为了当前结构沉降预测研究的重点。针对传统预测方法与深度学习方法用于结构沉降预测存在的预测精度不够高、模型结构复杂、训练耗时等问题,提出了一种基于宽度学习的结构沉降时间序列预测模型。通过实测地铁地下隧道沉降监测数据对宽度学习、人工神经网络、支持向量回归和深度置信网络-支持向量回归预测模型的预测结果进行对比分析。实验结果表明:宽度学习系统(broad learning system,BLS)应用于结构沉降预测具有良好的效果,其训练速度更快,预测精度更高。验证了所提出的宽度学习算法应用于结构沉降预测的可实施性和有效性。     

杨房沟水电站地下洞室关键岩石力学问题及工程对策研究

杨房沟水电站地下洞室群规模宏大、地质条件复杂,施工期围岩稳定问题突出。为解决洞室开挖过程中普遍揭露的脆性岩体高应力破坏、缓倾结构面导致的顶拱变形破坏、喷层开裂脱落等岩石力学问题,结合施工地质、监测成果和数值模拟开展动态反馈分析,对洞群围岩稳定性进行了系统地分析和预测。结果表明,在洞室群开挖过程中,上游侧拱肩位置存在应力集中,是导致脆性硬岩发生片帮破坏的主要原因,而及时、有效的系统支护对抑制围岩应力型破坏至关重要;缓倾结构面对顶拱围岩变形与稳定起着控制性作用,主要表现为断层下盘岩体坍塌破坏和深层变形问题;在中高地应力条件下,受不利地质构造和施工质量等因素控制,洞室顶拱混凝土喷层容易发生开裂、脱落问题。通过开展施工期围岩监测反馈分析,不仅能够解释围岩变形破坏机制,而且能够为支护设计优化和信息化施工提供科学依据。     

基于钻孔图像的结构面分布分维数计算方法

在工程实践中,对岩体结构面分布的分维数进行实测往往存在一定的难度,但是采用钻孔摄像技术既能够准确获取布设的钻孔内各项地质信息,而且形成的钻孔图像能够直观地反映钻孔中岩体结构面的特征参数,因此提出了一种基于钻孔图像的岩体结构面分布分维数计算方法。该方法的原理是:首先,通过钻孔图像获取研究区域内各钻孔内的岩体结构面的特征参数(包括倾角、倾向、隙宽、间距);然后,根据各钻孔之间的连通判断准则,判断区域内各钻孔结构面的连通性,并估算出研究区域内结构面的迹长值,同时参照钻孔的孔位及深度信息,来界定研究区域模型的范围;最后,结合Monte-Carlo法,建立岩体结构面分布的三维网络模型,根据分维数计算方法,求解模型各研究面的分形维数,并将3个钻孔的整体连通模型和各钻孔模型所得到的分维数开展对比分析。结果表明,该方法的计算结果与其他评价方法的结论一致。     

燃机端面齿联轴器刚度特性参数化建模与实验

为研究刚度特性对重型燃机端面齿联轴器工作行为的影响,构建端面齿联轴器刚度分析参数化模型,对端面齿接触压力、扭转刚度、压缩变形等重要参数进行计算分析.采用有限元方法研究联轴器结构变形与刚度的变化规律.用实验装置对联轴器的变形和刚度进行了直接测试,刚度模型计算结果与有限元结果以及实验结果吻合较好.研究结果表明:螺栓预紧过程中端面齿及轮盘圆柱发生了不同程度的扭转,导致联轴器各部件刚度特性各有不同,其中端面齿压缩刚度随预紧力增大明显增大,而其它部件的刚度略微减小.由于扭转的存在,端面齿联轴器在变形、刚度变化规律、接触应力及接触状态等特征上有别于一般的联轴器.     

基于数学形态学和改进Otsu的单板缺陷检测

在经典检测算子中,针对单板灰度图像的缺陷检测存在缺陷边缘检测不清晰甚至出现伪边缘的问题,提出了一种Otsu改进算法与数学形态学相结合的单板缺陷检测算法.在HSI彩色空间中,对利用数学形态学滤波后的H、S、I分量采用本文算法进行分别处理,并将三分量的检测结果进行叠加.结果表明,该算法能够准确检测出单板的一个或多个缺陷边缘.与经典边缘检测算子的检测结果对比可知,该算法无论对于缺陷的定位还是边缘的提取均优于其他方法.     

基于结构安全的水工隧洞施工仿真系统研究

水工隧洞施工情况复杂,目前的施工仿真计算大多只考虑开挖而缺乏衬砌和灌浆因素,故没有体现隧洞完整的施工过程;施工动态仿真一般根据仿真结果采用预制动画的形式实现,其实现过程复杂,模型不易修改,隧洞施工过程中结构状况例如围岩稳定、锚杆等支护的安全难以直观地确定。考虑隧洞施工各个工序结合系统仿真的方法,调用开挖、衬砌及灌浆的CYCLONE模型得到更为准确的进度计划,基于BIM技术实现施工动态可视化。针对目前较少涉及隧洞结构安全与进度计划耦合仿真,提出基于映射概念与反馈技术的隧洞施工期结构安全仿真方法,基于二次开发技术与数据库技术,采用VB.NET+PYTHON语言编制了一套水工隧洞施工仿真系统,实现与工程施工进度相结合的结构安全判断,为工程师提供良好的数据支持。     

斜板沉淀池前配水渠的数值模拟及结构优化

针对配水渠出水优化措施单一、优化效果欠佳的问题,运用CFD软件,采用Realizable k-ε湍流模型对其流速场进行数值模拟,探究了进口宽度（b）和配水渠宽度（B）变化时出水均匀度最优的配水渠长度（L）,并优化了挡墙在双段配水渠中的最佳位置。结果表明：配水渠进口集中主流在池内流域空间的扩散程度是出水均匀度的主要影响因素;当b在1 200~1 600 mm范围时,L取1 750~2 250 mm时的出水均匀度最优,若b大于1 600 mm,最优的L值须适当增加,但不应大于3 000 mm;当B为3 900 mm时,L最佳取值为1 750~2 250 mm,当B为5 300或6 700 mm时,最佳的L值应增加500 mm左右;采用双段配水渠时,挡墙位置应设在进口侧,而不应在配水渠的中间位置。该研究可为配水渠的设计提供一定的理论指导。     

碳纤维喇叭天线制造工艺研究

喇叭天线是雷达系统中重要的功能件,碳纤维材料由于具有金属材料不具备的某些优异性能,在雷达系统中的应用越来越广泛。文中介绍了一种碳纤维喇叭天线的制造工艺过程,对喇叭天线原型结构的工艺改进设计满足碳纤维材料热压罐成型工艺和成型模具设计要求;成型模具结构设计满足零件尺寸精度、脱模以及零件批量生产要求;碳纤维喇叭天线表面金属化达到了金属层致密、均匀、光顺以及导电率指标。通过以上工艺过程研究,制造出满足指标要求的碳纤维喇叭天线,可为此类碳纤维喇叭天线制造提供工艺借鉴。