基于时变ARMA和EMD-PSO-LSSVM算法的非平稳下击暴流风速预测

李春祥,迟恩楠,何　亮,李正农

(1.上海大学 土木工程系,上海　200072；2.湖南大学 土木工程学院,长沙　410082)



基于时变ARMA和EMD-PSO-LSSVM算法的非平稳下击暴流风速预测

李春祥1,迟恩楠1,何亮1,李正农2

(1.上海大学 土木工程系,上海200072；2.湖南大学 土木工程学院,长沙410082)

根据非平稳过程的进化谱理论，导出基于TARMA模型的非平稳脉动风速模拟式。基于模拟解析式，得到一些空间点非平稳下击暴流风速的模拟时间序列；运用经验模式分解(EMD)和基于粒子群优化(PSO)的最小二乘支持向量机(LSSVM)(简称为PSO-LSSVM)算法，经MATLAB平台编制程序，根据上下空间点风速样本预测出中间高度处的非平稳下击暴流风速时程。通过功率谱、自相关和互相关函数预测值与模拟值的比较及平均误差(AE)、均方根误差(MSE)和相关系数(R)的评价，验证了基于时变ARMA模型和EMD-PSO-LSSVM算法的下击暴流风速模拟与预测的可行性。

下击暴流；预测；时变ARMA；经验模式分解；最小二乘支持向量机

下击暴流为雷暴天气中强烈的下沉气流猛烈撞击地面，并由撞击点向四周沿地表传播的极具突发性和破坏性的一种强风。由下击暴流引发的结构破坏在世界各地都有发生，近年来已经引起了工程界与科研界的广泛注意。根据有关机构的记录，在美国、澳大利亚、南非等地，大约80%与气候相关的输电塔破坏是由下击暴流或龙卷风这类高强风所引起的[1]。国外学者对下击暴流进行了数次实测，发现下击暴流的风速竖向分布与传统大气边界层风速分布有很大的不同[2]，下击暴流最大风速位置比较接近地表，离地表较远处风速相对较小。……