Learning how complex dynamical systems evolve over time is a key challenge in system identification. For safety critical systems, it is often crucial that the learned model is guaranteed to converge to some equilibrium point. To this end, neural ODEs regularized with neural Lyapunov functions are a promising approach when states are fully observed. For practical applications however, partial observations are the norm. As we will demonstrate, initialization of unobserved augmented states can become a key problem for neural ODEs. To alleviate this issue, we propose to augment the system's state with its history. Inspired by state augmentation in discrete-time systems, we thus obtain neural delay differential equations. Based on classical time delay stability analysis, we then show how to ensure stability of the learned models, and theoretically analyze our approach. Our experiments demonstrate its applicability to stable system identification of partially observed systems and learning a stabilizing feedback policy in delayed feedback control.


翻译:学习复杂的动态系统如何随时间演变是系统识别的关键挑战。 对于安全关键系统来说,学习到的模型通常至关重要,保证会与某种平衡点趋同。为此,神经组织与神经系统 Lyapunov 函数的正规化是国家完全观察到的一种有希望的方法。然而,对于实际应用来说,部分观测是常规的。正如我们将要证明的那样,未观测到的增强状态的初始化会成为神经组织的一个关键问题。为了缓解这一问题,我们提议用其历史来强化系统状态。在离散时间系统中的状态增强的激励下,我们因此获得神经延迟差异方程式。根据传统的时间延迟稳定分析,我们然后展示如何确保所学模式的稳定性,并从理论上分析我们的方法。我们的实验表明它对于系统稳定识别部分观测到的系统以及学习延迟反馈控制的稳定反馈政策是可行的。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
52+阅读 · 2020年9月7日
专知会员服务
115+阅读 · 2019年12月24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
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15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
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
【今日新增】IEEE Trans.专刊截稿信息8条
Call4Papers
7+阅读 · 2017年6月29日
Arxiv
0+阅读 · 2021年12月27日
Arxiv
0+阅读 · 2021年12月25日
Optimization for deep learning: theory and algorithms
Arxiv
104+阅读 · 2019年12月19日
Arxiv
7+阅读 · 2018年12月26日
VIP会员
相关资讯
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15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
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
【今日新增】IEEE Trans.专刊截稿信息8条
Call4Papers
7+阅读 · 2017年6月29日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员