数学 > 动力系统
[提交于 2025年4月10日
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标题: 当库普曼遇到哈密顿和雅可比时
标题: When Koopman Meets Hamilton and Jacobi
摘要: 本文建立了Koopman算子谱理论与Hamilton-Jacobi(HJ)方程解之间的联系。HJ方程在系统理论中占据核心地位,其解在各种控制问题中具有重要意义,包括最优控制、鲁棒控制和输入-输出分析。 一个Hamilton动力学系统可以与HJ方程相关联,并且可以通过Lagrangian子流形的形式从Hamilton系统中提取HJ方程的解。 本文的主要贡献之一是展示可以通过Koopman算子的谱分析获得Lagrangian子流形。 我们提出了两种不同的HJ解的逼近方法。 我们利用与未受控动力学系统和Hamilton系统相关的Koopman算子的谱性质来近似HJ解。 我们提出了一种基于凸优化的计算框架以及收敛性分析,用于近似Koopman特征函数和Lagrangian子流形。 我们使用Koopman理论解决HJ方程的方法为从线性系统到非线性系统的结论提供了自然的扩展。 我们展示了这项工作在求解最优控制问题中的应用。 最后,我们呈现了仿真结果以验证本文的主要发现,并将其与线性二次调节器和基于泰勒级数的逼近控制器进行比较。
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