Online physics-informed dynamic mode decomposition: theory and applications

动态模态分解 分解 模式(计算机接口) 理论物理学 物理 统计物理学 工程物理 计算机科学 化学 机械 人机交互 有机化学
作者
Bingqian Chen,Ying Wang
出处
期刊:Proceedings of The Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences [Royal Society]
卷期号:481 (2316) 被引量:2
标识
DOI:10.1098/rspa.2024.0437
摘要

Dynamic mode decomposition (DMD) has received increasing research attention due to its capability to analyse and model complex dynamical systems. However, it faces challenges in computational efficiency, noise sensitivity and difficulty adhering to physical laws, which negatively affect its performance. Addressing these issues, we present online physics-informed DMD (OPIDMD), a novel adaptation of DMD into a convex optimization framework. This approach not only ensures convergence to a unique global optimum but also enhances the efficiency and accuracy of modelling dynamical systems in an online setting. Leveraging the Bayesian DMD framework, we propose a probabilistic interpretation of physics-informed DMD (piDMD), examining the effect of physical constraints on the DMD linear operator. Furthermore, we implement online proximal gradient descent and formulate specific algorithms to tackle problems with different physical constraints, enabling real-time solutions across various scenarios. Compared with existing algorithms such as exact DMD, online DMD, piDMD and OPIDMD achieve the best prediction performance in short-term forecasting, e.g. an R 2 value of 0.991 for a noisy Lorenz system. The proposed method employs a time-varying linear operator, offering a promising solution for the real-time simulation and control of complex dynamical systems.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
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
舒心雨发布了新的文献求助10
刚刚
2秒前
2秒前
云帆发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
2秒前
Gooy关注了科研通微信公众号
3秒前
完美世界应助漂亮忆南采纳,获得10
4秒前
苏祎完成签到,获得积分20
5秒前
李沫沫发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
长情半邪完成签到 ,获得积分10
6秒前
三三完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
xhc完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
Lucas应助很困采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
xiaohhh发布了新的文献求助10
9秒前
三三发布了新的文献求助10
9秒前
漫漫完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
科研小狗完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
卢夏锋发布了新的文献求助10
12秒前
周周发布了新的文献求助30
12秒前
12秒前
12秒前
史云帆发布了新的文献求助10
12秒前
相small完成签到 ,获得积分10
12秒前
胡子发布了新的文献求助10
13秒前
哇哈哈哈发布了新的文献求助10
14秒前
忧郁的飞珍关注了科研通微信公众号
14秒前
我是老大应助Flemyng采纳,获得10
15秒前
浮游应助李沫沫采纳,获得10
15秒前
xiaohhh完成签到,获得积分10
16秒前
雪白的山雁完成签到,获得积分10
16秒前
机智黑米发布了新的文献求助10
17秒前
百里烬言发布了新的文献求助10
17秒前
高分求助中
Adhesion Science: Principles & Practice 1234
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Petrology and Plate Tectonics,2025 450
Burger's Medicinal Chemistry and Drug Discovery 400
New directions for experimental lessons in science teaching: Myth, Mystery, Necessity? by Emily K. da Silva Cunha Souto (Author), Flávia Lins Silva (Author) 333
Scientific experimentation in the classroom: Comparison between genetic-Socratic-exemplary teaching and workshop teaching by Ingrid Hofer (Author) 333
Programming for Chemical Engineers Using C, C++, and MATLAB 320
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6723184
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8459093
关于积分的说明 18059109
捐赠科研通 5976533
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2996942
邀请新用户注册赠送积分活动 1973167
关于科研通互助平台的介绍 1927559