This paper explores how to identify a reduced order model (ROM) from a physical system. A ROM captures an invariant subset of the observed dynamics. We find that there are four ways a physical system can be related to a mathematical model: invariant foliations, invariant manifolds, autoencoders and equation-free models. Identification of invariant manifolds and equation-free models require closed-loop manipulation of the system. Invariant foliations and autoencoders can also use off-line data. Only invariant foliations and invariant manifolds can identify ROMs, the rest identify complete models. Therefore, the common case of identifying a ROM from existing data can only be achieved using invariant foliations. Finding an invariant foliation requires approximating high-dimensional functions. For function approximation, we use polynomials with compressed tensor coefficients, whose complexity increases linearly with increasing dimensions. An invariant manifold can also be found as the fixed leaf of a foliation. This only requires us to resolve the foliation in a small neighbourhood of the invariant manifold, which greatly simplifies the process. Combining an invariant foliation with the corresponding invariant manifold provides an accurate ROM. We analyse the ROM in case of a focus type equilibrium, typical in mechanical systems. The nonlinear coordinate system defined by the invariant foliation or the invariant manifold distorts instantaneous frequencies and damping ratios, which we correct. Through examples we illustrate the calculation of invariant foliations and manifolds, and at the same time show that Koopman eigenfunctions and autoencoders fail to capture accurate ROMs under the same conditions.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月8日
Arxiv
19+阅读 · 2022年7月29日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员