On dynamic mode decomposition: Theory and applications

动态模态分解 计算机科学 非线性系统 矩阵的特征分解 实现(概率) 系列(地层学) 秩(图论) 应用数学 一致性(知识库) 动力系统理论 算法 理论计算机科学 数学优化 特征向量 数学 人工智能 机器学习 统计 组合数学 物理 生物 古生物学 量子力学
作者
Jonathan H. Tu,Clarence W. Rowley,Dirk M. Luchtenburg,Steven L. Brunton,J. Nathan Kutz
出处
期刊:Journal of computational dynamics [American Institute of Mathematical Sciences]
卷期号:1 (2): 391-421 被引量:1078
标识
DOI:10.3934/jcd.2014.1.391
摘要

Originally introduced in the fluid mechanics community, dynamic mode decomposition (DMD) has emerged as a powerful tool for analyzing the dynamics of nonlinear systems. However, existing DMD theory deals primarily with sequential time series for which the measurement dimension is much larger than the number of measurements taken. We present a theoretical framework in which we define DMD as the eigendecomposition of an approximating linear operator. This generalizes DMD to a larger class of datasets, including nonsequential time series. We demonstrate the utility of this approach by presenting novel sampling strategies that increase computational efficiency and mitigate the effects of noise, respectively. We also introduce the concept of linear consistency, which helps explain the potential pitfalls of applying DMD to rank-deficient datasets, illustrating with examples. Such computations are not considered in the existing literature but can be understood using our more general framework. In addition, we show that our theory strengthens the connections between DMD and Koopman operator theory. It also establishes connections between DMD and other techniques, including the eigensystem realization algorithm (ERA), a system identification method, and linear inverse modeling (LIM), a method from climate science. We show that under certain conditions, DMD is equivalent to LIM.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
布丁完成签到 ,获得积分10
2秒前
Su9ar发布了新的文献求助10
2秒前
秋秋完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
小小潘发布了新的文献求助10
3秒前
美女完成签到,获得积分20
3秒前
6秒前
saudade发布了新的文献求助10
8秒前
晓风拂楠完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
小刘医生完成签到,获得积分10
9秒前
Ava应助七兮采纳,获得10
9秒前
10秒前
11秒前
cctv18应助一条鱼在北京采纳,获得20
11秒前
果汁阳台完成签到 ,获得积分10
12秒前
Hanni发布了新的文献求助10
14秒前
吱吱完成签到 ,获得积分10
14秒前
qifeng发布了新的文献求助10
16秒前
18秒前
小小潘完成签到,获得积分20
18秒前
JIE关注了科研通微信公众号
18秒前
YYY发布了新的文献求助10
19秒前
Jasper应助冬天睡不好采纳,获得10
22秒前
Hello应助宋宋采纳,获得10
22秒前
23秒前
科研通AI2S应助Su9ar采纳,获得10
23秒前
pluto应助yefeng采纳,获得30
23秒前
24秒前
张泽崇应助我行我素采纳,获得20
24秒前
YYY完成签到,获得积分10
27秒前
发发发完成签到,获得积分20
27秒前
Aura发布了新的文献求助10
28秒前
28秒前
丽丽完成签到 ,获得积分20
31秒前
31秒前
浪费青春传奇完成签到 ,获得积分10
32秒前
32秒前
32秒前
32秒前
高分求助中
Teaching Social and Emotional Learning in Physical Education 900
Gymnastik für die Jugend 600
Chinese-English Translation Lexicon Version 3.0 500
Electronic Structure Calculations and Structure-Property Relationships on Aromatic Nitro Compounds 500
マンネンタケ科植物由来メロテルペノイド類の網羅的全合成/Collective Synthesis of Meroterpenoids Derived from Ganoderma Family 500
[Lambert-Eaton syndrome without calcium channel autoantibodies] 440
Plesiosaur extinction cycles; events that mark the beginning, middle and end of the Cretaceous 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2383889
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2090838
关于积分的说明 5256257
捐赠科研通 1817874
什么是DOI,文献DOI怎么找? 906771
版权声明 559045
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 484106