We present a novel data-driven approach for learning linear representations of a class of stable nonlinear systems using Koopman eigenfunctions. By learning the conjugacy map between a nonlinear system and its Jacobian linearization through a Normalizing Flow one can guarantee the learned function is a diffeomorphism. Using this diffeomorphism, we construct eigenfunctions of the nonlinear system via the spectral equivalence of conjugate systems - allowing the construction of linear predictors for nonlinear systems. The universality of the diffeomorphism learner leads to the universal approximation of the nonlinear system's Koopman eigenfunctions. The developed method is also safe as it guarantees the model is asymptotically stable regardless of the representation accuracy. To our best knowledge, this is the first work to close the gap between the operator, system and learning theories. The efficacy of our approach is shown through simulation examples.


翻译:我们提出了一种新颖的数据驱动方法,用于学习使用Koopman 机能学的一组稳定的非线性系统的线性表达。通过学习非线性系统与其通过正常化流法的雅各布线性线性化之间的等同图,可以保证所学的功能是二变形。我们利用这种二变形法学,通过同系系统的光谱等同来构建非线性系统的非线性功能。二变形学者的普遍性导致非线性系统Koopman 机能的普遍近似。所开发的方法也是安全的,因为它保证了模型的静态稳定,而不管其准确性如何。根据我们的最佳知识,这是缩小操作者、系统和学习理论之间的差距的首项工作。我们的方法的功效通过模拟实例来显示。

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