The Koopman operator is a linear operator that describes the evolution of scalar observables (i.e., measurement functions of the states) in an infinitedimensional Hilbert space. This operator theoretic point of view lifts the dynamics of a finite-dimensional nonlinear system to an infinite-dimensional function space where the evolution of the original system becomes linear. In this paper, we provide a brief summary of the Koopman operator theorem for nonlinear dynamics modeling and focus on analyzing several data-driven implementations using dynamical mode decomposition (DMD) for autonomous and controlled canonical problems. We apply the extended dynamic mode decomposition (EDMD) to identify the leading Koopman eigenfunctions and approximate a finite-dimensional representation of the discovered linear dynamics. This allows us to apply linear control approaches towards nonlinear systems without linearization approximations around fixed points. We can then examine the fidelity of using a linear controller based on a Koopman operator approximated system on under-actuated systems with basic maneuvers. We demonstrate the effectiveness of this theory through numerical simulation on two classic dynamical systems are used to show DMD methods of evaluating and approximating the Koopman operator and its effectiveness at linearizing these systems.


翻译:Koopman 操作员是一个线性操作员, 描述在无限维度的Hilbert 空间中可观察到的星标( 国家测量功能) 的演进。 该操作员的理论观察点将有限维非线性系统的动态提升到一个无线性功能空间, 原始系统的演进会变成线性。 在本文中, 我们提供Koopman 操作员非线性动态模型的理论性简要, 重点是利用动态模式分解( DMD) 分析一些数据驱动的实施, 分析自控和控制的金体问题的动态模式分解( DMD) 。 我们应用扩展的动态模式分解( EDMD) 来识别主要Koopman 元功能, 并大致显示所发现的线性线性动态动态动态动态动态动态动态的有限代表空间。 这使得我们能够对非线性系统应用线性控制方法, 而不在固定点上线性近似近似值。 然后, 我们可以检查使用基于 Kooopman 操作员对低能和受控的系统进行基本操控的模拟的系统进行线性分析的线性控制。 我们通过在两个操作员性模拟操作员性系统上展示了该理论的有效性,, 并用这些系统进行数字性模拟了这些操作性模拟了这些系统。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
75+阅读 · 2021年3月16日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年9月7日
一份简单《图神经网络》教程,28页ppt
专知会员服务
120+阅读 · 2020年8月2日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
75+阅读 · 2020年7月26日
Fariz Darari简明《博弈论Game Theory》介绍,35页ppt
专知会员服务
106+阅读 · 2020年5月15日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
167+阅读 · 2019年10月11日
Call for Participation: Shared Tasks in NLPCC 2019
中国计算机学会
5+阅读 · 2019年3月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
条件GAN重大改进!cGANs with Projection Discriminator
CreateAMind
8+阅读 · 2018年2月7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
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
Arxiv
7+阅读 · 2020年6月29日
VIP会员
相关资讯
Call for Participation: Shared Tasks in NLPCC 2019
中国计算机学会
5+阅读 · 2019年3月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
条件GAN重大改进!cGANs with Projection Discriminator
CreateAMind
8+阅读 · 2018年2月7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
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员