This paper tackles the data-driven approximation of unknown dynamical systems using Koopman-operator methods. Given a dictionary of functions, these methods approximate the projection of the action of the operator on the finite-dimensional subspace spanned by the dictionary. We propose the Tunable Symmetric Subspace Decomposition algorithm to refine the dictionary, balancing its expressiveness and accuracy. Expressiveness corresponds to the ability of the dictionary to describe the evolution of as many observables as possible and accuracy corresponds to the ability to correctly predict their evolution. Based on the observation that Koopman-invariant subspaces give rise to exact predictions, we reason that prediction accuracy is a function of the degree of invariance of the subspace generated by the dictionary and provide a data-driven measure to measure invariance proximity. The proposed algorithm iteratively prunes the initial functional space to identify a refined dictionary of functions that satisfies the desired level of accuracy while retaining as much of the original expressiveness as possible. We provide a full characterization of the algorithm properties and show that it generalizes both Extended Dynamic Mode Decomposition and Symmetric Subspace Decomposition. Simulations on planar systems show the effectiveness of the proposed methods in producing Koopman approximations of tunable accuracy that capture relevant information about the dynamical system.


翻译:本文用 Koopman- operator 方法处理未知动态系统的数据驱动近似值 。 在功能字典中, 这些方法与操作者在字典所覆盖的有限维次空间上的行动预测相近。 我们建议使用Tunable Symitric Dispace Discompost 算法来完善字典, 平衡其表达性和准确性。 表达性与字典描述尽可能多的可观测量的变化和准确性的能力相匹配, 与正确预测其演变的能力相匹配。 基于Koopman- 异性子空间引起精确预测的观察, 我们有理由认为, 预测准确性是字典产生的子空间变化程度的函数, 并提供一种数据驱动性的数据驱动性测量算法, 以测量易变相接近性。 拟议的算法迭接合性使初始功能的字典能够满足所期望的准确性水平, 同时保留尽可能多的原始表达性。 我们对算法特性作了全面描述, 并表明, 它概括了扩展的动态模式脱弦定位和Syoprical Subspal viewal pasionalmentalments of the reviewal painstragementsmationsmalizationsmlations

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