This work proposes a hybrid modeling framework based on recurrent neural networks (RNNs) and the finite element (FE) method to approximate model discrepancies in time dependent, multi-fidelity problems, and use the trained hybrid models to perform bias correction of the low-fidelity models. The hybrid model uses FE basis functions as a spatial basis and RNNs for the approximation of the time dependencies of the FE basis' degrees of freedom. The training data sets consist of sparse, non-uniformly sampled snapshots of the discrepancy function, pre-computed from trajectory data of low- and high-fidelity dynamic FE models. To account for data sparsity and prevent overfitting, data upsampling and local weighting factors are employed, to instigate a trade-off between physically conforming model behavior and neural network regression. The proposed hybrid modeling methodology is showcased in three highly non-trivial engineering test-cases, all featuring transient FE models, namely, heat diffusion out of a heat sink, eddy-currents in a quadrupole magnet, and sound wave propagation in a cavity. The results show that the proposed hybrid model is capable of approximating model discrepancies to a high degree of accuracy and accordingly correct low-fidelity models.


翻译:本文提出一种基于循环神经网络(RNN)与有限元(FE)方法相结合的混合建模框架,用于逼近时间依赖型多保真度问题中的模型差异,并利用训练后的混合模型对低保真度模型进行偏差修正。该混合模型采用FE基函数作为空间基,通过RNN逼近FE基自由度的时变特性。训练数据集由稀疏非均匀采样的差异函数快照构成,这些快照预先通过高低保真度动态FE模型的轨迹数据计算得到。为应对数据稀疏性并防止过拟合,引入数据升采样与局部加权因子,在物理一致性模型行为与神经网络回归之间达成平衡。该混合建模方法在三个高度非常规的工程测试案例中得到验证,均涉及瞬态FE模型,具体包括:散热器热扩散、四极磁体涡流以及腔体内声波传播。结果表明,所提混合模型能够高精度逼近模型差异,并有效修正低保真度模型。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+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
41+阅读 · 2019年10月9日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017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 · 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
47+阅读 · 2015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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
边缘计算的军事应用
专知会员服务
7+阅读 · 8月9日
一种考虑资源机动性的武器目标分配混合算法
专知会员服务
9+阅读 · 8月8日
《多域冲突比较支持模型》60页
专知会员服务
14+阅读 · 8月7日
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017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 · 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
47+阅读 · 2015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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员