Low dimensional and computationally less expensive Reduced-Order Models (ROMs) have been widely used to capture the dominant behaviors of high-dimensional systems. A ROM can be obtained, using the well-known Proper Orthogonal Decomposition (POD), by projecting the full-order model to a subspace spanned by modal basis modes which are learned from experimental, simulated or observational data, i.e., training data. However, the optimal basis can change with the parameter settings. When a ROM, constructed using the POD basis obtained from training data, is applied to new parameter settings, the model often lacks robustness against the change of parameters in design, control, and other real-time operation problems. This paper proposes to use regression trees on Grassmann Manifold to learn the mapping between parameters and POD bases that span the low-dimensional subspaces onto which full-order models are projected. Motivated by the fact that a subspace spanned by a POD basis can be viewed as a point in the Grassmann manifold, we propose to grow a tree by repeatedly splitting the tree node to maximize the Riemannian distance between the two subspaces spanned by the predicted POD bases on the left and right daughter nodes. Five numerical examples are presented to comprehensively demonstrate the performance of the proposed method, and compare the proposed tree-based method to the existing interpolation method for POD basis and the use of global POD basis. The results show that the proposed tree-based method is capable of establishing the mapping between parameters and POD bases, and thus adapt ROMs for new parameters.


翻译:低尺寸和计算成本较低 降序模型(ROMs)被广泛用于捕捉高维系统的主导行为。可以使用众所周知的正正正正正方形分解(POD),将全序模型投射到从实验、模拟或观测数据(即培训数据)中学习到的低维基模式的子空间中,通过模拟或观测数据(即,培训数据),将全维模型投射到一个小空间的子空间中。如果使用从培训数据中获得的 POD 基础建造的ROD 模型应用于新的参数设置,该模型往往缺乏与设计、控制和其他实时操作问题中参数变化的精确参数的稳健性参数。本文提议在格拉斯曼基础上,使用全序模型的全序模型模型模型模型和POD基础下图,通过反复对全局参数值参数进行对比,从而显示现有POD方法的正确性能性能基础,从而显示现有POD方法的左端和右端模型。

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