Apr, 2024

基于神经网络的混合系统辨识方法

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TL;DR我们考虑从有限数量的（状态 - 输入）- 后继状态数据点中设计一种基于机器学习的未知动态系统模型的问题，以便获得的模型也适用于最优控制设计。我们提出了一种特定的神经网络（NN）结构，其产生具有分段仿射动力学的混合系统，对网络参数具有可微性，从而使得能够使用基于导数的训练过程。我们展示了对 NN 权重的精心选择产生具有结构特性的混合系统模型，在有限视野最优控制问题（OCP）的计算方面具有非常有利条件。具体而言，我们表明可以通过非线性规划计算具有强大局部最优性保证的最优解，与通常需要混合整数优化的一般混合系统的经典 OCP 相比。除了非常适用于最优控制设计外，数值模拟还说明我们基于 NN 的技术在混合系统的系统识别方法方面具有非常类似的性能，并且在非线性基准测试中具有竞争力。
machine learning-based modeloptimal control designneural network architecturehybrid system modelsystem identification methodologies
发现论文，激发创造
  • 利用神经网络进行连续时间系统辨识：模型结构和拟合标准

    本文提出了一种基于状态空间模型的、定制化神经模型结构及两种自定义拟合标准，通过优化隐藏状态与神经网络参数以最小化测量输出和估计输出之间的差异，同时保证优化状态序列与估计系统动态一致，从而证明了该方法的有效性，进而在三个案例研究中应用于系统辨识基准测试。

    Jun, 2020

  • 神经网络优化控制：凸逼近方法

    本文介绍使用凸神经网络实现模型精确度和控制可行性之间的平衡，通过设计凸性的循环神经网络来捕获动态系统的时态行为，并且可以通过解决凸问题来实现最优控制器。实验结果表明，该方法在控制应用中具有良好的潜力。

    May, 2018

  • 基于多目标物理引导循环神经网络的非自治动态系统识别

    本研究提出了一种基于物理引导的混合建模方法，通过在传统物理模型的基础上引入循环神经网络并使用复杂的多目标策略进行训练，以生成物理可行的非自治系统模型，进而与物理模型进行比较，在实验数据上取得了显著的准确性提升.

    Apr, 2022

  • 基于稀疏神经动力学的模型控制

    使用深度神经网络从观测中学习预测模型是解决现实世界规划和控制问题的一种有前景的新方法。本文提出了一个新的集成模型学习和预测控制框架，通过逐渐稀疏化神经网络以有效优化算法进行端到端的优化，从而在保证预测准确性的基础上取得更好的闭环控制性能。

    Dec, 2023

  • 基于多步神经网络的非线性动力系统数据驱动发现

    这篇论文提出了一种利用深度神经网络和数值分析相结合的机器学习方法，用于从数据中识别非线性动态系统，以此预测未来状态和识别吸引基。在多个基准问题中，论文证明了该方法的有效性，包括学习洛仑兹系统、圆柱背后的流体动力学、Hopf 分岔和糖酵解振荡器模型。

    Jan, 2018

  • 利用深度动态神经网络进行非线性系统识别

    本文研究了深度神经网络在建模具有复杂行为的动态系统方面的有效性，并在选择的公开系统识别数据集上进行了类似的评估。实验证明，深度神经网络是输入输出数据的有效模型估计器。

    Oct, 2016

  • 非线性深度神经网络建模的高效模型预测控制

    该研究论文提出了一种用于动态系统的模型预测控制（MPC）方法，该方法利用深度神经网络（NNs）对系统的非线性和不确定性进行建模，并提出了两种用于解决 MPC 问题的方法：混合整数规划（MIP）方法和线性松弛（LR）方法。进行了广泛的数值模拟来演示和比较 MIP 和 LR 方法的性能。

    May, 2024

  • 神经常微分方程作为非线性最优控制的反馈策略

    本文提出了基于神经常微分方程（Neural ODEs）的神经控制策略，将控制策略优化问题转化为一个 Neural ODE 问题，有效地利用动态系统模型，展示了这种确定性神经控制策略在两个受控系统中的功效：控制的 Van der Pol 系统和一个生物反应器控制问题。该方法为非线性控制问题的无法处理的闭环解提供了一种实用的逼近方法。

    Oct, 2022

  • 深度多任务神经网络解决一些随机最优控制问题

    本研究论文采用多任务神经网络的有效解法，通过数值实验，证明其在处理实际金融衍生品定价问题上优于现有方法。

    Jan, 2024

  • 伪哈密顿系统辨识

    本文提出了一种基于假想哈密顿公式的方法，可以对受干扰的系统动力学建模，即使模型只有系统的观测数据。该方法通过神经网络学习系统中的未知阻尼和外部干扰的影响，应用于一些传统方法难以适用的情境中，同时通过第四阶对称积分损失函数的方法对噪声数据进行训练，提高了模型的性能.

    May, 2023