Constructing accurate and computationally efficient surrogate models (or emulators) for predicting dynamical system responses is critical in many engineering domains, yet remains challenging due to the strongly nonlinear and high-dimensional mapping from external excitations and system parameters to system responses. This work introduces a novel Function-on-Function Nonlinear AutoRegressive model with eXogenous inputs (F2NARX), which reformulates the recently proposed $\mathcal{F}$-NARX method from a function-on-function regression perspective. The proposed framework substantially improves predictive efficiency while maintaining high accuracy. By combining principal component analysis with Gaussian process regression, F2NARX further enables probabilistic predictions of dynamical responses via the unscented transform in an autoregressive manner. Such probabilistic prediction capabilities further facilitate active learning for first-passage probability evaluation. The effectiveness of the method is demonstrated through case studies of varying complexity. Results show that F2NARX outperforms state-of-the-art NARX model by orders of magnitude in efficiency while achieving higher accuracy in general. Meanwhile, the active learning approach enables accurate estimation of first-passage failure probabilities for dynamical systems using only a small number of training time histories.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
超全总结:神经网络加速之量化模型 | 附带代码
论文浅尝 | Improved Neural Relation Detection for KBQA
开放知识图谱
13+阅读 · 2018年1月21日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16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
6+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 · 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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
26+阅读 · 2012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VIP内容
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
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
6+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 · 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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
26+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员