×

多项式系统基于插值的模型降阶。 (英语) Zbl 1458.93041号

摘要:在这项工作中,我们研究了多项式系统的模型降阶方案。我们首先定义系统的广义多元传递函数。基于此,我们旨在构造一个降阶系统,在给定的插值点集上插值定义的广义传递函数。此外,受线性和(二次)双线性系统Loewner方法的启发,我们提供了一种自动确定高质量降阶系统的方法。我们还讨论了与所提方法相关的计算问题以及CUR矩阵近似的潜在应用,以进一步加快降阶系统的仿真。我们通过两个基准示例测试了该方法的效率。

MSC公司:

93B11号机组 系统结构简化
93立方厘米 控制理论中的非线性系统
93二氧化碳 控制理论中的线性系统
15A69号 多线性代数,张量演算
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] M.I.Ahmad、P.Benner和L.Feng,使用误差估计器对二次双线性系统进行插值模型简化,工程计算。,36(2018),第25-44页,https://doi.org/10.108/EC-04-2018-0162。
[2] M.I.Ahmad、P.Benner、P.Goyal和J.Heiland,Navier-Stokes型二次双线性广义系统基于矩匹配的模型约简,ZAMM Z.Angew。数学。机械。,97(2017),第1252-1267页,https://doi.org/10.1002/zamm.201500262。
[3] M.I.Ahmad、P.Benner和I.Jaimoukha,二次双线性系统模型简化的Krylov子空间投影方法,IET控制理论应用。,10(2016),第2010-2018页,https://doi.org/10.1049/iet-cta.2016.0415。
[4] B.D.O.Anderson和A.C.Antoulas,有理插值和状态变量实现,线性代数应用。,137/138(1990),第479-509页·Zbl 0715.93019号
[5] A.C.Antoulas,大尺度动力系统的近似,高级设计。控制6,SIAM,费城,2005年,https://doi.org/10.1137/1.9780898718713。 ·Zbl 1112.93002号
[6] A.C.Antoulas、C.A.Beattie和S.Gugercin,大型动力系统的插值模型简化,收录于《大型系统的有效建模和控制》,J.Mohammadpour和K.M.Grigoriadis编辑,Springer,纽约,2010年,第3-58页,https://doi.org/10.1007/978-1-4419-5757-3_1。 ·Zbl 1229.65103号
[7] A.C.Antoulas、I.V.Gosea和A.C.Ionita,《Loewner框架中双线性系统的模型简化》,SIAM J.Sci。计算。,38(2016),第B889-B916页·Zbl 1515.35038号
[8] A.C.Antoulas、S.Lefteriu和A.C.Ionita,《模型简化和近似:理论和算法》中Loewner模型简化框架的教程介绍,P.Benner、A.Cohen、M.Ohlberger和K.Willcox编辑,《计算》。科学。工程15,SIAM,费城,2017年,第335-376页,https://doi.org/10.1137/1.9781611974829.ch8。 ·Zbl 1378.65010号
[9] A.C.Antoulas、D.C.Sorensen和S.Gugercin,《大型系统模型简化方法综述》,Contemp。数学。,280(2001),第193-219页·Zbl 1048.93014号
[10] P.Astrid、S.Weiland、K.Willcox和T.Backx,通过适当的正交分解描述的模型中的缺失点估计,IEEE Trans。自动化。控制,53(2008),第2237-2251页·Zbl 1367.93110号
[11] M.Barrault、Y.Maday、N.C.Nguyen和A.T.Patera,《一种“经验插值”方法:在偏微分方程高效降基离散化中的应用》,C.R.Math。阿卡德。科学。巴黎,339(2004),第667-672页·Zbl 1061.65118号
[12] U.Baur、P.Benner和L.Feng,线性和非线性系统的模型降阶:系统理论的视角,Arch。计算。《方法工程》,21(2014),第331-358页,https://doi.org/10.1007/s11831-014-9111-2。 ·Zbl 1348.93075号
[13] P.Benner、P.Goyal和I.Pontes Duff,线性结构参数系统主导子空间的识别和模型简化,预印本,https://arxiv.org/abs/1910.13945, 2019.
[14] P.Benner和T.Breiten,基于插值的\(\mathcal{H} _2\)-双线性控制系统的模型简化,SIAM J.矩阵分析。申请。,33(2012年),第859-885页·Zbl 1256.93027号
[15] P.Benner和T.Breiten,非线性模型降阶的双面投影方法,SIAM J.Sci。计算。,37(2015),第B239-B260页,https://doi.org/10.1137/14097255X。 ·Zbl 1312.93016号
[16] P.Benner、A.Cohen、M.Ohlberger和K.Willcox编辑,《模型简化和近似:理论和算法》,计算。科学。工程15,SIAM,费城,2017,https://doi.org/10.1137/1.9781611974829。 ·Zbl 1378.65010号
[17] P.Benner和P.Goyal,Volterra级数的多点插值和{H} _2\)-双线性广义系统族的模型约简。,97(2016),第1-11页,https://doi.org/10.1016/j.sysconle.2016.08.008。 ·Zbl 1350.93024号
[18] P.Benner和P.Goyal,二次双线性系统的平衡截断模型降阶,电子版1705.00160,https://arxiv.org/abs/1705.00160, 2017.
[19] P.Benner、P.Goyal和S.Gugercin{H} _2\)-二次双线性控制系统的准最优模型降阶,SIAM J.矩阵分析。申请。,39(2018),第983-1032页,https://doi.org/10.1137/16M1098280。 ·Zbl 1418.93048号
[20] P.Benner、V.Mehrmann和D.C.Sorensen,《大尺度系统的降维》,Lect。票据计算。科学。工程师45,施普林格,柏林,2005年·兹比尔1066.65004
[21] K.Carlberg、C.Farhat、J.Cortial和D.Amsallem,《非线性模型简化的GNAT方法:计算流体动力学和湍流的有效实施和应用》,J.Compute。物理。,242(2013),第623-647页·Zbl 1299.76180号
[22] S.Chaturantabut和D.C.Sorensen,通过离散经验插值进行非线性模型简化,SIAM J.Sci。计算。,32(2010年),第2737-2764页,https://doi.org/10.1137/090766498。 ·Zbl 1217.65169号
[23] S.Chellappa、L.Feng和P.Benner,《动力系统的实现和模型简化——纪念塔诺斯·安托拉斯70岁诞辰的节日》中的简化基方法的自适应采样方法,C.Beattie、P.Bener、M.Embree、S.Gugercin和S.Lefteriu编辑,Springer,2020年,即将出版。
[24] P.Feldmann和R.W.Freund,通过Lanczos过程通过Padeí近似进行高效线性电路分析,IEEE Trans。计算-辅助设计集成。电路系统。,14(1995年),第639-649页。
[25] G.Flagg和S.Gugercin,多点Volterra级数插值和(mathcal{H} _2\)双线性系统的最优模型约简,SIAM J.矩阵分析。申请。,36(2015),第549-579页,https://doi.org/10.1137/10947830。 ·Zbl 1315.93036号
[26] K.Gallivan、A.Vandendorpe和P.Van Dooren,通过切向插值对MIMO系统进行模型简化,SIAM J.矩阵分析。申请。,26(2004),第328-349页·Zbl 1078.41016号
[27] I.V.Gosea和A.C.Antoulas,二次双线性系统的数据驱动模型降阶,数字。线性代数应用。,25(2018),e2200,https://doi.org/10.1002/nla.2200。 ·Zbl 1513.93013号
[28] E.J.Grimme,《模型简化的Krylov投影方法》,伊利诺伊大学厄本纳-香槟分校博士论文,伊利诺依州厄本纳–香槟,1997年。
[29] M.Gubisch和S.Volkwein,线性二次型最优控制的正正交分解,《模型简化与逼近:理论与算法》,P.Benner,A.Cohen,M.Ohlberger和K.Willcox编辑,Comput。科学。工程15,SIAM,费城,2017年,第3-63页,https://doi.org/10.1137/1.9781611974829.ch1。 ·Zbl 1378.65010号
[30] S.Gugercin、A.C.Antoulas和C.Beattie{H} _2\)大型线性动力系统的模型简化,SIAM J.矩阵分析。申请。,30(2008),第609-638页,https://doi.org/10.1137/06066123。 ·Zbl 1159.93318号
[31] S.Gugercin、T.Stykel和S.Wyatt,用插值投影方法对广义系统进行模型简化,SIAM J.Sci。计算。,35(2013),第B1010-B1033页,https://doi.org/10.1137/130906635。 ·Zbl 1290.41001号
[32] G.Guiochon、A.Felinger和D.G.Shirazi,《制备色谱和非线性色谱的基础》,学术出版社,波士顿,2006年。
[33] T.G.Kolda,《用于高阶分解的多线性算子》,技术报告SAND2006-2081,Sandia National Laboratories,Albuquerque,NM,https://doi.org/10.2172/923081。
[34] B.Kramer和K.Willcox,提升非线性系统的平衡截断模型简化,预印本,https://arxiv.org/abs/1907.12084, 2019.
[35] B.Kramer和K.Willcox,通过提升变换和适当正交分解降低非线性模型阶数,AIAA J.,57(2019),第2297-2307页,https://doi.org/10.2514/1.J057791。
[36] M.W.Mahoney和P.Drineas,改进数据分析的CUR矩阵分解,Proc。国家。阿卡德。科学。,106(2009),第697-702页·Zbl 1202.68480号
[37] I.Maros,单纯形法的计算技术,国际。序列号。操作。资源管理。2003年,纽约,施普林格,第61页·Zbl 1140.90033号
[38] A.J.Mayo和A.C.Antoulas,解决广义实现问题的框架,线性代数应用。,425(2007),第634-662页·Zbl 1118.93029号
[39] G.P.McCormick,可分解非凸程序全局解的可计算性:第一部分-凸低估问题,数学。程序。,10(1976年),第147-175页·Zbl 0349.90100号
[40] S.Melchior、V.Legat和P.Van Dooren,非线性MIMO系统的基于Gramian的模型约简,《网络与系统数学理论》,2012年,http://www.mtns2012.conference.net.au/扩展
[41] N.Nguyen、A.T.Patera和J.Peraire,有效逼近参数化函数的最佳点插值方法,国际。J.数字。方法工程,73(2008),第521-543页·Zbl 1163.65009号
[42] B.Peherstorfer、D.Butnaru、K.Willcox和H.-J.Bungartz,局部离散经验插值法,SIAM J.Sci。计算。,36(2014),第A168-A192页·Zbl 1290.65080号
[43] A.Quarteroni、A.Manzoni和F.Negri,《偏微分方程的约化基方法》,Unitext 92,Springer,Milan,2016年·Zbl 1337.65113号
[44] A.Quarteroni和G.Rozza,建模和计算简化的降阶方法,MS&A.模型。模拟。申请。2014年,瑞士查姆施普林格·Zbl 1280.65004号
[45] W.J.Rugh,《非线性系统理论》,约翰·霍普金斯大学出版社,马里兰州巴尔的摩,1981年·Zbl 0666.93065号
[46] D.C.Sorensen和M.Embree,DEIM诱导的CUR因子分解,SIAM J.Sci。计算。,38(2016),第A1454-A1482页·Zbl 1382.65121号
[47] P.Van Dooren、K.Gallivan和P.-A.Absil{H} _2\)-MIMO系统的最优模型降阶,应用。数学。莱特。,21(2008),第1267-1273页,https://doi.org/10.1016/j.aml.2007.09.015。 ·Zbl 1182.93034号
[48] D.C.Villemagne和R.E.Skelton,使用投影公式进行模型简化,国际。《控制杂志》,46(1987),第2141-2169页。
[49] S.Wang和Z.Zhang,通过自适应采样改进CUR矩阵分解和Nystro­m近似,J.Mach。学习。Res.,14(2013),第2729-2769页·兹比尔1318.65023
[50] Y.Xu和T.Zeng,最优{H} _2\)通过切向插值对大规模MIMO系统进行模型降阶,国际期刊Numer。分析。型号。,8(2011),第174-188页·Zbl 1213.93089号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。