The aim of this paper is to address two related estimation problems arising in the setup of hidden state linear time invariant (LTI) state space systems when the dimension of the hidden state is unknown. Namely, the estimation of any finite number of the system's Markov parameters and the estimation of a minimal realization for the system, both from the partial observation of a single trajectory. For both problems, we provide statistical guarantees in the form of various estimation error upper bounds, $\rank$ recovery conditions, and sample complexity estimates. Specifically, we first show that the low $\rank$ solution of the Hankel penalized least square estimator satisfies an estimation error in $S_p$-norms for $p \in [1,2]$ that captures the effect of the system order better than the existing operator norm upper bound for the simple least square. We then provide a stability analysis for an estimation procedure based on a variant of the Ho-Kalman algorithm that improves both the dependence on the dimension and the least singular value of the Hankel matrix of the Markov parameters. Finally, we propose an estimation algorithm for the minimal realization that uses both the Hankel penalized least square estimator and the Ho-Kalman based estimation procedure and guarantees with high probability that we recover the correct order of the system and satisfies a new fast rate in the $S_2$-norm with a polynomial reduction in the dependence on the dimension and other parameters of the problem.


翻译:本文的目的是解决在隐藏状态线性变化时间(LTI)状态空间系统规模未知时,在设置隐藏状态线性变化状态(LTI)状态空间系统时出现的两个相关估计问题。 也就是说, 通过部分观察单一轨迹,估算系统Markov参数的任何有限数目,并估算系统实现的最小值。 对于这两个问题,我们以各种估计错误上限、美元回收条件和抽样复杂性估计的形式提供统计保证。 具体地说,我们首先显示,汉盖尔处罚的最低方位天花板空间系统的低价解决方案满足了$S_p$-norms的估算误差,以$p =[1,2]$为单位。 也就是说,估算系统订单的效果优于现有操作者标准,其上限为单一方平方。 然后,我们对基于Ho-K算的变式估算程序的评估程序提供了稳定性分析,该变式既提高了对马可计量参数的维度,也提高了Hankel矩阵矩阵中最低值。 最后,我们建议对基于HankS-prestal imal imal imal imal sal imal sal sal sal sal dalupalupal sal sal laction the sal immal laphal laction 和我们使用了快速平价的快速程序的快速程序。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
【Google】平滑对抗训练,Smooth Adversarial Training
专知会员服务
48+阅读 · 2020年7月4日
专知会员服务
60+阅读 · 2020年3月19日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
164+阅读 · 2020年3月18日
MIT-深度学习Deep Learning State of the Art in 2020,87页ppt
专知会员服务
61+阅读 · 2020年2月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月18日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月16日
Arxiv
14+阅读 · 2020年12月17日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
【Google】平滑对抗训练,Smooth Adversarial Training
专知会员服务
48+阅读 · 2020年7月4日
专知会员服务
60+阅读 · 2020年3月19日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
164+阅读 · 2020年3月18日
MIT-深度学习Deep Learning State of the Art in 2020,87页ppt
专知会员服务
61+阅读 · 2020年2月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员