Hysteresis is a nonlinear phenomenon with memory effects, where a system's output depends on both its current state and past states. It is prevalent in various physical and mechanical systems, such as yielding structures under seismic excitation, ferromagnetic materials, and piezoelectric actuators. Analytical models like the Bouc-Wen model are often employed but rely on idealized assumptions and careful parameter calibration, limiting their applicability to diverse or mechanism-unknown behaviors. Existing equation discovery approaches for hysteresis are often system-specific or rely on predefined model libraries, which limit their flexibility and ability to capture the hidden mechanisms. To address these, this research develops a unified framework that integrates learning of internal variables (commonly used in modeling hysteresis) and symbolic regression to automatically extract internal hysteretic variable, and discover explicit governing equations directly from data without predefined libraries as required by methods such as sparse identification of nonlinear dynamics (SINDy). Solving the discovered equations naturally enables prediction of the dynamic responses of hysteretic systems. This work provides a systematic view and approach for both equation discovery and characterization of hysteretic dynamics, defining a unified framework for these types of problems.


翻译:滞回是一种具有记忆效应的非线性现象,系统的输出不仅取决于当前状态,还依赖于其历史状态。该现象广泛存在于各类物理与机械系统中,例如地震激励下的屈服结构、铁磁材料以及压电致动器。尽管Bouc-Wen模型等解析模型常被采用,但其依赖于理想化假设与精细的参数标定,限制了其在多样化或机理未知行为中的适用性。现有针对滞回的方程发现方法往往针对特定系统或依赖预定义的模型库,这制约了其灵活性及捕捉隐藏机理的能力。为解决这些问题,本研究开发了一个统一框架,该框架融合了内部变量(常用于滞回建模)的学习与符号回归技术,能够从数据中自动提取内部滞回变量,并在无需如稀疏辨识非线性动力学(SINDy)等方法所要求的预定义模型库的情况下,直接发现显式控制方程。求解所发现的方程自然能够实现对滞回系统动态响应的预测。本工作为滞回动力学的方程发现与特性表征提供了系统化的视角与方法,为此类问题定义了一个统一的框架。

0
下载
关闭预览

相关内容

保形时间序列预测入门指南
专知会员服务
15+阅读 · 2025年11月28日
UnHiPPO:面向不确定性的状态空间模型初始化方法
专知会员服务
11+阅读 · 2025年6月6日
【ICML2025】用于概率时间序列预测的非平稳扩散方法
专知会员服务
10+阅读 · 2025年5月10日
视觉自回归模型综述
专知会员服务
25+阅读 · 2024年11月14日
【干货书】基于R的非线性时间序列分析,510页pdf
专知会员服务
47+阅读 · 2023年6月12日
NeurIPS 2021 | 寻找用于变分布泛化的隐式因果因子
专知会员服务
17+阅读 · 2021年12月7日
专知会员服务
25+阅读 · 2021年7月31日
专知会员服务
50+阅读 · 2021年6月2日
详解常见的损失函数
七月在线实验室
20+阅读 · 2018年7月12日
CNN 反向传播算法推导
统计学习与视觉计算组
30+阅读 · 2017年12月29日
PCA的基本数学原理
算法与数学之美
11+阅读 · 2017年8月8日
Spark机器学习:矩阵及推荐算法
LibRec智能推荐
16+阅读 · 2017年8月3日
EKF常用于目标跟踪系统的扩展卡尔曼滤波器
无人机
10+阅读 · 2017年7月25日
基于LDA的主题模型实践(一)
机器学习深度学习实战原创交流
20+阅读 · 2015年9月9日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
A Survey of Large Language Models
Arxiv
499+阅读 · 2023年3月31日
Arxiv
18+阅读 · 2021年3月16日
Recent advances in deep learning theory
Arxiv
50+阅读 · 2020年12月20日
Arxiv
10+阅读 · 2020年11月26日
A survey on deep hashing for image retrieval
Arxiv
15+阅读 · 2020年6月10日
VIP会员
相关VIP内容
保形时间序列预测入门指南
专知会员服务
15+阅读 · 2025年11月28日
UnHiPPO:面向不确定性的状态空间模型初始化方法
专知会员服务
11+阅读 · 2025年6月6日
【ICML2025】用于概率时间序列预测的非平稳扩散方法
专知会员服务
10+阅读 · 2025年5月10日
视觉自回归模型综述
专知会员服务
25+阅读 · 2024年11月14日
【干货书】基于R的非线性时间序列分析,510页pdf
专知会员服务
47+阅读 · 2023年6月12日
NeurIPS 2021 | 寻找用于变分布泛化的隐式因果因子
专知会员服务
17+阅读 · 2021年12月7日
专知会员服务
25+阅读 · 2021年7月31日
专知会员服务
50+阅读 · 2021年6月2日
相关资讯
详解常见的损失函数
七月在线实验室
20+阅读 · 2018年7月12日
CNN 反向传播算法推导
统计学习与视觉计算组
30+阅读 · 2017年12月29日
PCA的基本数学原理
算法与数学之美
11+阅读 · 2017年8月8日
Spark机器学习:矩阵及推荐算法
LibRec智能推荐
16+阅读 · 2017年8月3日
EKF常用于目标跟踪系统的扩展卡尔曼滤波器
无人机
10+阅读 · 2017年7月25日
基于LDA的主题模型实践(一)
机器学习深度学习实战原创交流
20+阅读 · 2015年9月9日
相关论文
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员