This paper deals with a special type of Lyapunov functions, namely the solution of Zubov's equation. Such a function can be used to characterize the domain of attraction for systems of ordinary differential equations. We derive and prove an integral form solution to Zubov's equation. For numerical computation, we develop two data-driven methods. One is based on the integration of an augmented system of differential equations; and the other one is based on deep learning. The former is effective for systems with a relatively low state space dimension and the latter is developed for high dimensional problems. The deep learning method is applied to a New England 10-generator power system model. We prove that a neural network approximation exists for the Lyapunov function of power systems such that the approximation error is a cubic polynomial of the number of generators. The error convergence rate as a function of n, the number of neurons, is proved.


翻译:本文涉及一种特殊的Lyapunov 函数类型, 即 Zubov 等式的解决方案。 此函数可用于描述普通差分方程式系统吸引域的特性。 我们产生并证明Zubov 等式的完整形式解决方案。 在数字计算中, 我们开发了两种数据驱动方法。 一种基于扩大差异方程式系统集成; 另一种基于深层次学习。 前者适用于相对低空度的系统, 而后者则针对高维问题开发。 深层学习方法适用于新英格兰10generator 电源系统模型。 我们证明, 电源系统的Lyapunov 功能存在神经网络近似现象, 例如, 近似误差是发电机数的立方数。 错误汇合率作为n的函数, 神经元数的函数, 得到了证明 。

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