Search
Filters
total: 467
filtered: 433
Search results for: STOCHASTIC SURROGATES
-
Stochastic resonance in measurements
PublicationNoise is usually associated with the negative phenomenon, hampering the measurements data and their analysis. This view has been broken in the '80s when the phenomenon of stochastic resonance (Stochastic Resonance - SR) was discovered. It is a phenomenon that occurs in nonlinear dynamic measurement systems when the selected input noise can optimize system performance. SR became a way to improve efficiency of weak signals detection....
-
Quadratic stochastic operators on Banach lattices
PublicationWe study the convergence of iterates of quadratic stochastic operators that are mean monotonic. They are defined on the convex set of probability measures concentrated on a weakly compact order interval S = [0, f] of a fixed Banach lattice F. We study their regularity and identify the limits of trajectories either as the “infimum” or “supremum” of the support of initial distributions.
-
Tribology of stochastic phenomena on the hard tissue.
PublicationPraca przedstawia model matematyczny zjawisk tribologicznych podczas hodowli tkanek twardych, w tym chrząstek stawowych. Uwzględnia się chropowatości powierzchni hodowanych chrząstek. Problem tribologiczny uzewnętrzniony został koniecznością sterowania wartościami sił tarcia jakie powstają w cienkiej warstewce przyściennej opływanej tkanki cieczą biologiczną w trakcie hodowli. Taki model matematyczny nie był do tej pory rozpatrywany.
-
On noncausal identification of nonstationary stochastic systems
PublicationIn this paper we consider the problem of noncausal identification of nonstationary,linear stochastic systems, i.e., identification based on prerecorded input/output data. We show how several competing weighted least squares parameter smoothers, differing in memory settings, can be combined together to yield a better and more reliable smoothing algorithm. The resulting parallel estimation scheme automatically adjusts its smoothing...
-
Stochastic approach to movements of a multihull on waves
PublicationW artykule przedstawiono metodę wyznaczania różniczkowych równań ruchu.Układ równań różniczkowych został przedstwaiony dla ruchów antysymetrycznych jednoski wielokadłubowej (poprzeczne ruchy liniowe, poprzeczne ruchy kątowe, poziome ruchy kątowe). Dla tych ruchów zbudowano stochastyczne równania różniczkowe.
-
Multihull vessel excitations in stochastic formulation
PublicationPraca dotyczy określania wymuszeń wielokadłubowej jednostki pływającej w ujęciu stochastycznym. Wymuszenia ruchu jednostek pływających pochodzą od ruchu fal morskich i działania wiatru. Najczęściej jest to falowanie nieregularne i dlatego w badaniach dynamiki takich jednostek zakłada się, że proces falowania ma charakter probabilistyczny. Przeprowadzono analizę dynamiki jednostki wielokadłubowej na liniowym modelu, na który działa...
-
On mixing in the class of quadratic stochastic operators
PublicationWe study different types of limit behavior of quadratic stochastic operators acting on ℓ^1 (or ℓ^1_d) spaces in both strong and uniform topologies. The main motif of the paper is to express the uniform and strong asymptotic stability of the quadratic stochastic operator in terms of convergence of the associated (linear) nonhomogeneous Markov chain. We also examine which type of uniform convergence of iterates of the quadratic...
-
Evaluation of accuracy of surrogate models
PublicationArtykuł przestawia statystyczne podejście do oceny dokładności modeli zastępczych. Prezentowana jest miara dokładności bazująca na dystrybucji błędów w zbiorze testowym. Praca zawiera dyskusję na temat oceny dokładności samego modelu oraz zasadności wyboru kryterium zatrzymującego proces automatycznego tworzenia modelu.
-
Weak Stability of Centred Quadratic Stochastic Operators
PublicationWe consider the weak convergence of iterates of so-called centred quadratic stochastic operators. These iterations allow us to study the discrete time evolution of probability distributions of vector-valued traits in populations of inbreeding or hermaphroditic species, whenever the offspring’s trait is equal to an additively perturbed arithmetic mean of the parents’ traits. It is shown that for the existence of a weak limit, it...
-
Stochastic model of the process of diesel engine operation.
PublicationStreszczenie: Najistotniejszym problemem eksploatacji silników o zapłonie samoczynnym jest problem racjonalnego (a zwłaszcza optymalnego) sterowania procesem eksploatacji tych silników. Sterowanie takie może ułatwić zastosowanie iteracyjnego algorytmu wyznaczania optymalnych strategii opracowanego przez R.A. Howarda. Wykorzystanie jednak tego algorytmu do sterowania procesem eksploatacji silników wymaga między innymi opracowania...
-
Enhancing rheological muscle models with stochastic processes
PublicationPurpose: Biological musculoskeletal systems operate under variable conditions. Muscle stiffness, activation signals, and loads change during each movement. The presence of noise and different harmonic components in force production significantly influences the behaviour of the muscular system. Therefore, it is essential to consider these factors in numerical simulations. Methods: This study aims to develop a rheological mathematical...
-
Approximation of Covariance Function with Application to Stochastic Mechanics.
PublicationW pracy przedstawiono koncepcję rozwinięć kanonicznych dla funkcji losowych oraz możliwość ich zastosowania w stochastycznej mechanice gruntów. Rozpatrzono rozkład widmowy, rozwinięcia Karhunena-Loevego oraz rozwinięcia ortogonalne zmodyfikowanymi wielomianami Hermite'a. Przeprowadzono analizę błędów dla zagadnienia warstwy gruntu o losowych parametrach sprężystych, uzyskano analityczne rozwiązanie systemu stochastycznego.
-
Limit Analysis of a Strip Footing on Stochastic Subsoil.
PublicationW pracy analizowana jest ława fundamentowa posadowiona na losowym podłożu.Poszukiwane są oszacowania nośności podłoża na podstawie twierdzeń o dolnej i górnej ocenie obciążenia granicznego. Dla różnych statycznie dopuszczalnych pól naprężenia i kinematycznie dopuszczalnych pól prędkości, wyznaczono wartości oczekiwane i wariancje obciążenia granicznego. Pozwoliło to na określenie odpowiednich dystrybuant, rozumianych...
-
Stochastic approach to the dynamics of marine floating object
PublicationAnalizowany jest ruch jednostki pływającej z uwzględnieniem w równaniach stochastycznych nieliniowości, występującej w wymuszeniach zewnętrznych działających na obiekt. Stochastyczne równania różniczkowe są zapisane dla sprzężonych ruchów symetrycznych.
-
Stochastic approach to the dynamics of a linear floating object
PublicationArtykuł stanowi prezentację metody różniczkowych równań stochastycznych w zastosowaniu do analizy dynamiki obiektów pływających. Analizowany jest ruch jednostki pływającej jako obiektu liniowego z uwzględnieniem w równaniach stochastycznych nieliniowości, występującej w wymuszeniach zewnętrznych działających na obiekt. Stochastyczne równania różniczkowe są zapisane dla sprzężonych ruchów symetrycznych.
-
A Noether theorem for stochastic operators on Schatten classes
PublicationWe prove that a stochastic (Markov) operator S acting on a Schatten class C_1 satisfies the Noether condition S'(A) = A and S'(A^2) = A^2, where A is a Hermitian bounded linear operator on a complex Hilbert space H, if and only if, S(E(G)XE(G)) = E(G)S(X)E(G) holds true for every Borel subset G of the real line R, where E(G) denotes the orthogonal projection coming from the spectral resolution of A. Similar results are obtained...
-
Fundamentals of Data-Driven Surrogate Modeling
PublicationThe primary topic of the book is surrogate modeling and surrogate-based design of high-frequency structures. The purpose of the first two chapters is to provide the reader with an overview of the two most important classes of modeling methods, data-driven (or approx-imation), as well as physics-based ones. These are covered in Chap-ters 1 and 2, respectively. The remaining parts of the book give an exposition of the specific aspects...
-
Fundamentals of Physics-Based Surrogate Modeling
PublicationChapter 1 was focused on data-driven (or approximation-based) modeling methods. The second major class of surrogates are physics-based models outlined in this chapter. Although they are not as popular, their importance is growing because of the challenges related to construction and handling of approximation surrogates for many real-world problems. The high cost of evaluating computational models, nonlinearity of system responses,...
-
Stochastic equivalence scales in log-normal distributions of expenditures
PublicationIn the paper, the properties of the stochastic equivalence scales (SES) are analysed when expenditure distributions are log-normal. The SES provides the equivalent distribution of expenditures when the population of households is heterogeneous with respect to such attributes as household size, demographic cpmposition, etc. For log-normal expenditure distributions, the non-parametric SES deflators are proportional to the ration...
-
Asymptotic behaviour in the set of nonhomogeneous chains of stochastic operators
PublicationWe study different types of asymptotic behaviour in the set of (infinite dimensional) nonhomogeneous chains of stochastic operators acting on L1(μ) spaces. In order to examine its structure we consider different norm and strong operator topologies. To describe the nature of the set of nonhomogeneous chains of Markov operators with a particular limit behaviour we use the category theorem of Baire. We show that the geometric structure...
-
A stochastic approach to the problem of bearing capacity by the method of characteristics
PublicationW pracy omówiono zagadnienie nośności granicznej podłoża o własnościach losowych, przy obciążeniu od spoczywającego na nim fundamentu. Zaproponowano stochastyczną modyfikację metody charakterystyk bazującej na metodzie różnic skończonych. Analizowano zagadnienia związane z dyskretyzacją losowego ośrodka gruntowego, symulacją pola losowego oraz ze zbieżnością i stabilnością rozwiązania. Przedstawione podejście umożliwiło uwzględnienie...
-
Tolerance Optimization of Antenna Structures by Means of Response Feature Surrogates
PublicationFabrication tolerances and other types of uncertainties, e.g., the lack of precise knowledge of material parameters, have detrimental effects on electrical and field performance of antenna systems. In the case of input characteristics these are particularly noticeable for narrow- and multi-band antennas where deviations of geometry parameters from their nominal values lead to frequency shifts of the operating frequency bands. Improving...
-
Triangulation-based Constrained Surrogate Modeling of Antennas
PublicationDesign of contemporary antenna structures is heavily based on full-wave electromagnetic (EM) simulation tools. They provide accuracy but are CPU-intensive. Reduction of EM-driven design procedure cost can be achieved by using fast replacement models (surrogates). Unfortunately, standard modeling techniques are unable to ensure sufficient predictive power for real-world antenna structures (multiple parameters, wide parameter ranges,...
-
Low-Cost Surrogate Models for Microwave Filters
PublicationA novel low-cost kriging-based multivariable parametric macromodeling technique for microwave filters is presented. Kriging is used to model both the residues and poles of a microwave filter's reflection coefficient, and the zeros of the transmission coefficient. The proposed residue-pole-zero (RPZ) technique is demonstrated to efficiently model a high dimensional (8D) microwave filter with pseudoelliptic characteristics.
-
Asynchronous Networked Estimation System for Continuous Time Stochastic Processes
PublicationIn this paper we examine an asynchronous networked estimation system for state estimation of continuous time stochastic processes. Such a system is comprised of several estimation nodes connected using a possibly incomplete communication graph. Each of the nodes uses a Kalman filter algorithm and data from a local sensor to compute local state estimates of the process under observation. It also performs data fusion of local estimates...
-
Asynchronous distributed state estimation for continuous-time stochastic processes
PublicationWe consider the problem of state estimation of a continuous-time stochastic process using an asynchronous distributed multi-sensor estimation system (ADES). In an ADES the state of a process of interest is estimated by a group of local estimators. Each local estimator based, for example, on a Kalman filter, performs single sensor filtration but also fusion of its local results and results from other (remote) processors to compute...
-
Estimation of a Stochastic Burgers' Equation Using an Ensemble Kalman Filter
PublicationIn this work, we consider a difficult problem of state estimation of nonlinear stochastic partial differential equations (SPDE) based on uncertain measurements. The presented solution uses the method of lines (MoL), which allows us to discretize a stochastic partial differential equation in a spatial dimension and represent it as a system of coupled continuous-time ordinary stochastic differential equations (SDE). For such a system...
-
Fast Basis Function Estimators for Identification of Nonstationary Stochastic Processes
PublicationThe problem of identification of a linear nonsta-tionary stochastic process is considered and solved using theapproach based on functional series approximation of time-varying parameter trajectories. The proposed fast basis func-tion estimators are computationally attractive and yield resultsthat are better than those provided by the local least squaresalgorithms. It is shown that two...
-
Discrete-time estimation of nonlinear continuous-time stochastic systems
PublicationIn this paper we consider the problem of state estimation of a dynamic system whose evolution is described by a nonlinear continuous-time stochastic model. We also assume that the system is observed by a sensor in discrete-time moments. To perform state estimation using uncertain discrete-time data, the system model needs to be discretized. We compare two methods of discretization. The first method uses the classical forward Euler...
-
Discrete-time estimation of nonlinear continuous-time stochastic systems
PublicationIn this paper we consider the problem of state estimation of a dynamic system whose evolution is described by a nonlinear continuous-time stochastic model. We also assume that the system is observed by a sensor in discrete-time moments. To perform state estimation using uncertain discrete-time data, the system model needs to be discretized. We compare two methods of discretization. The first method uses the classical forward Euler...
-
Periodic and impulsive lubrication of hip joint with stochastic rough surface.
PublicationNiniejsza praca przedstawia porównanie wartości nośności uzyskanych numerycznie dla niestacjonarnego smarowania impulsywnego oraz niestacjonarnego smarowania periodycznego sferycznego stawu biodrowego człowieka. W obu przypadkach przyjęto, że smarująca ciecz synowialna ma własności lepkosprężyste a występy chropowatych powierzchni chrząstki stawowej zmieniają się losowo. Charakterystyki zmiennych w czasie rozkładów wartości ciśnienia...
-
Prevalence Problem in the Set of Quadratic Stochastic Operators Acting on L1
PublicationThis paper is devoted to the study of the problem of prevalence in the class of quadratic stochastic operators acting on the L1 space for the uniform topology. We obtain that the set of norm quasi-mixing quadratic stochastic operators is a dense and open set in the topology induced by a very natural metric. This shows the typical long-term behaviour of iterates of quadratic stochastic operators.
-
Stochastic contributions on the pressure in slide bearing gaps after impulse
PublicationTematem niniejszej pracy są parametry smarowania poprzecznych i poprzeczno-wzdłużnych łożysk ślizgowych olejem o własnościach lepkosprężystych. Wyprowadzono zmodyfikowane równania Reynoldsa do wyznaczania ciśnienia hydrodynamicznego ślizgowych łożysk o powierzchniach cylindrycznych, sferycznych, stożkowych i parabolicznych, przy jednoczesnym uwzględnieniu możliwości brania pod uwagę zmiennej lepkości oleju po grubości warstwy smarującej....
-
On noncausal weighted least squares identification of nonstationary stochastic systems
PublicationIn this paper, we consider the problem of noncausal identification of nonstationary, linear stochastic systems, i.e., identification based on prerecorded input/output data. We show how several competing weighted (windowed) least squares parameter smoothers, differing in memory settings, can be combined together to yield a better and more reliable smoothing algorithm. The resulting parallel estimation scheme automatically adjusts...
-
Asymptotic properties of quadratic stochastic operators acting on the L1 space
PublicationQuadratic stochastic operators can exhibit a wide variety of asymptotic behaviours and these have been introduced and studied recently in the ℓ1 space. It turns out that in principle most of the results can be carried over to the L1 space. However, due to topological properties of this space one has to restrict in some situations to kernel quadratic stochastic operators. In this article we study the uniform and strong asymptotic...
-
MODEL OF MULTILEVEL STOCHASTIC ANALYSIS OF ROAD SAFETY ON REGIONAL LEVEL
PublicationIn this paper multilevel approach to the issue of road safety level on the road network of European regions, classified as NUTS 2 in statistical databases of the European Union, has been presented. Following the pattern of many publications on road safety it has been assumed that the risk calculated as the number of death casualties in road accidents per 100,000 inhabitants of a given region has Poisson distribution. Therefore,...
-
Equivalence scales based on stochastic indifference criterion : the case of Poland
PublicationArtykuł przedstawia koncepcję stochastycznych skał ekwiwalentności (SES), która bazuje na kryterium stochastycznej indyferencji. SES jest dowolną funkcją, która transformuje rozkład wydatków określonej grupy gospodarstw domowych w taki sposób, że wynikowy rozkład jest stochastycznie indyferentny wobec rozkładu wydatków grupy gospodarstw odniesienia. Kryterium stochastycznej indyferencji jest także wykorzystane dla opracowania metody...
-
Three-objective antenna optimization by means of kriging surrogates and domain segmentation
PublicationIn this paper, an optimization framework for multi-objective design of antenna structures is discussed which exploits data-driven surrogates, a multi-objective evolutionary algorithm, response correction techniques for design refinement, as well as generalized domain segmentation. The last mechanism is introduced to constrain the design space region subjected to sampling, which permits reduction of the number of training data samples...
-
Multiobjective Aerodynamic Optimization by Variable-Fidelity Models and Response Surface Surrogates
PublicationA computationally efficient procedure for multiobjective design optimization with variable-fidelity models and response surface surrogates is presented. The proposed approach uses the multiobjective evolutionary algorithm that works with a fast surrogate model, obtained with kriging interpolation of the low-fidelity model data enhanced by space-mapping correction exploiting a few high-fidelity training points. The initial Pareto...
-
Trawl-Door Shape Optimization with 3D CFD Models and Local Surrogates
PublicationDesign and optimization of trawl-doors are key factors in minimizing the fuel consumption of fishing vessels. This paper discusses optimization of the trawl-door shapes using high-fidelity 3D computational fluid dynamic (CFD) models. The accurate 3D CFD models are computationally expensive and, therefore, the direct use of traditional optimization algorithms, which often require a large number of evaluations, may be prohibitive....
-
Performance-driven yield optimization of high-frequency structures by kriging surrogates
PublicationUncertainty quantification is an important aspect of engineering design, as manufacturing toler-ances may affect the characteristics of the structure. Therefore, quantification of these effects is in-dispensable for adequate assessment of the design quality. Toward this end, statistical analysis is performed, for reliability reasons, using full-wave electromagnetic (EM) simulations. Still, the computational expenditures associated...
-
Surrogate models and automated cad of passive microwave components
PublicationW pracy pokazane zostały techniki modelowania złożonych układów elektronicznych wysokiej częstotliwości. Modele zastępcze mają postać sparametryzowanych modeli matematycznych tworzonych za pomocą schematów interpolacyjnych lub skupionych, pasywnych układów zastępczych dedykowanych analizie w dziedzinie czasu. Do konstrukcji modeli wykorzystywane są wyniki symulacji elektromagnetycznych, co pozwala na osiągnięcie lepszej dokładności...
-
Small Antenna Design Using Surrogate-Based Optimization
PublicationIn this work, design of small antennas using efficient numerical optimization is investigated. We exploit variable-fidelity electromagnetic (EM) simulations and the adaptively adjusted design specifications (AADS) technique. Combination of these methods allows us to simultaneously adjust multiple geometry parameters of the antenna structure of interest in a computationally feasible manner, leading to substantial reduction of the...
-
Performance-Driven Surrogate Modeling of High-Frequency Structures
PublicationThe development of modern high-frequency structures, including microwave and antenna components, heavily relies on full-wave electromagnetic (EM) simulation models. Notwithstanding, EM-driven design entails considerable computational expenses. This is especially troublesome when solving tasks that require massive EM analyzes, parametric optimization and uncertainty quantification be-ing representative examples. The employment of...
-
Four-state stochastic model of changes in the reliability states of a motor vehicle
PublicationThe properties of semi-Markov processes have been generally characterized and the applicability of the theory of such processes to the determining of the reliability of motor cars and other road vehicles has been explained. A formal description of the process of changes in the motor vehicle technical states considered as reliability states and a model of this process in the form of a one-dimensional stochastic process have been...
-
Seidel–Herzel model of human baroreflex in cardiorespiratory system with stochastic delays
Publication -
Stochastic model for turbulent lubrication of slide journal bearing in ship technology.
PublicationTurbulentny przepływ smarujący ma zastosowanie w obliczeniach praktycznych siły nośnej poprzecznego łożyska ślizgowego dla wysokich prędkości obrotowych przy liczbach Taylora przekraczających wartość 41,2 względnie przy zmodyfikowanych liczbach Reynoldsa o wartościach Re[psi]=2. Główne wyniki pracy koncentrują się na wykazaniu zmian wartości ciśnienia i siły nośnej poprzecznego łożyska ślizgowego w przypadku turbulentnego, izotemicznego...
-
Stochastic modelling of spatiotemporal earthquake fields for large cylindrical shell tanks
PublicationCelem artykułu jest analiza metody warunkowego modelowania stochastycznego pola losowego trzęsienia ziemi dla dużych cylindrycznych zbiorników powłokowych wykorzystując przestrzenno-czasową funkcję korelacji. Metoda została zastosowana do generacji historii czasowych przyspieszeń w różnych punktach pola. Następnie wygenerowane historie czasowe zostały wykorzystane do analizy dynamicznej odpowiedzi zbiornika powłokowego. Wyniki...
-
Asynchronous distributed state estimation based on a continuous time stochastic model
PublicationGłównym zadaniem systemu estymacji jest szacowanie stanu obserwowanego obiektu. W rozproszonych wieloczujnikowych systemach estymacji stan obiektu jest estymowany przez pewien zbiór estymatorów lokalnych. Każdy estymator lokalny wykonuje filtrację (np opartą na filtracji Kalmana) danych pochodzących ze skojarzonego z nim czujnika bądź czujników oraz fuzję przetworzonych danych z czujników z danymi pochodzącymi z innych lokalnych...
-
Critical Case Stochastic Phylogenetic Tree Model via the Laplace Transform
PublicationBirth–and–death models are now a common mathematical tool to describe branching patterns observed in real–world phylogenetic trees. Liggett and Schinazi (2009) is one such example. The authors propose a simple birth–and–death model that is compatible with phylogenetic trees of both influenza and HIV, depending on the birth rate parameter. An interesting special case of this model is the critical case where the birth rate equals the...