The value of unknown parameters of multibody systems is crucial for prediction, monitoring, and control, sometimes estimated using a biased physics-based model leading to incorrect outcomes. Discovering motion equations of multibody systems from time-series data is challenging as they consist of complex rational functions, constants as function arguments, and diverse function terms, which are not trivial to guess. This study aims at developing an evolutionary symbolic sparse regression approach for the system identification of multibody systems. The procedure discovers equations of motion and system parameters appearing as either constant values in function arguments or coefficients of function expressions. A genetic programming algorithm is written to generate symbolic function expressions, in which a hard-thresholding regression method is embedded. In an evolutionary manner, the complex functional forms, constant arguments, and unknown coefficients are identified to eventually discover the governing equation of a given system. A fitness measure is presented to promote parsimony in distilled equations and reduction in fit-to-data error. Hybrid discrete-continuous dynamical systems are also investigated, for which an approach is suggested to determine both mode number and system submodels. The performance and efficiency of the suggested evolutionary symbolic sparse regression methodology are evaluated in a simulation environment. The capability of the developed approach is also demonstrated by studying several multibody systems. The procedure is efficient and gives the possibility to estimate system parameters and distill respective governing equations. This technique reduces the risk that the function dictionary does not cover all functionality required to unravel hidden physical laws and the need for prior knowledge of the mechanism of interest.


翻译:多体系统未知参数的价值对于预测、监测和控制至关重要,有时使用偏差的物理模型估计结果不正确。从时间序列数据中发现多体系统运动方程式具有挑战性,因为它们包括复杂的理性功能、常数作为函数参数,以及不同功能术语,这些功能术语并非微不足道。本研究的目的是为系统识别多体系统开发一种进化的象征性微弱回归法;该程序发现运动和系统参数的方程式,它们要么是功能参数或函数表达系数中的恒定值。遗传编程算法是用来生成符号函数表达,其中嵌入硬隐藏的物理回归法方法。以进化方式,发现复杂的功能形式、常数参数和未知的系数,以最终发现特定系统的治理方程式。提出一个适量度度度测量,目的是在系统精度方程式中促进微缩缩放的微缩放回归方法;还调查混合的离散动态动态系统,为此建议采用一种方法来确定模式编号和系统子模型。在演化过程中,还确定了复杂的物理回归法的性能和效率。通过多种演化法的演化方法,对多种演化法的演化法方法进行了演化法的演化方法,从而评估了各种演进法的演化法的演化法的演化法,从而将了各种演化法的演化法的演化法的演化方法,从而将了各种演化法的演化法的演化法的演化法的演化法的演化法的演化能力将了一种演化法。

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