Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > math > arXiv:2504.07346

帮助 | 高级搜索

数学 > 动力系统

arXiv:2504.07346 (math)
[提交于 2025年4月10日 ]

标题: 当库普曼遇到哈密顿和雅可比时

标题: When Koopman Meets Hamilton and Jacobi

Authors:Umesh Vaidya
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。
摘要: In this paper, we establish a connection between the spectral theory of the Koopman operator and the solution of the Hamilton Jacobi (HJ) equation. The HJ equation occupies a central place in systems theory, and its solution is of interest in various control problems, including optimal control, robust control, and input-output analysis. A Hamiltonian dynamical system can be associated with the HJ equation and the solution of the HJ equation can be extracted from the Hamiltonian system in the form of Lagrangian submanifold. One of the main contributions of this paper is to show that the Lagrangian submanifolds can be obtained using the spectral analysis of the Koopman operator. We present two different procedures for the approximation of the HJ solution. We utilize the spectral properties of the Koopman operator associated with the uncontrolled dynamical system and Hamiltonian systems to approximate the HJ solution. We present a convex optimization-based computational framework with convergence analysis for approximating the Koopman eigenfunctions and the Lagrangian submanifolds. Our solution approach to the HJ equation using Koopman theory provides for a natural extension of results from linear systems to nonlinear systems. We demonstrate the application of this work for solving the optimal control problem. Finally, we present simulation results to validate the paper's main findings and compare them against linear quadratic regulator and Taylor series based approximation controllers.
主题: 动力系统 (math.DS) ; 优化与控制 (math.OC)
引用方式: arXiv:2504.07346 [math.DS]
  (或者 arXiv:2504.07346v1 [math.DS] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2504.07346
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Umesh Vaidya [查看电子邮件]
[v1] 星期四, 2025 年 4 月 10 日 00:08:14 UTC (1,204 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
许可图标 查看许可
当前浏览上下文:
math.DS
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-04
切换浏览方式为:
math
math.OC

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号