如何从子空间投影方法中获得简化模型?

计算科学 数值建模 投影
2021-12-03 14:50:49

我有一个常微分方程组(ODE)。它是一个包含数十个方程和数百个参数的大型系统。我希望减小它的大小,以便在计算上更高效地进行模拟,并且我愿意容忍缩减模型中的一些错误。因此,最终结果应该是具有较少数量的方程或参数的 ODE 系统。

据说我可以使用子空间投影的方法来获得简化的模型。例如使用快照方法的主成分分析/正确正交分解(POD)。用这种方法获得了一个基础

这导致以下 POD 算法:

  1. 输入:矩阵中的数据W由通过模拟完整系统获得的快照组成。
  2. 计算奇异值分解使得:
    W=UVD.
  3. 输出:第一个lU形成减少的子空间,然后基础是Φ=[u1,...,ul].

如果我的线性 ODE 系统的系数在A, 我可以用ΦAΦ将系统投影到缩小的子空间并在那里进行模拟。

得到仿真结果Y在缩小的空间里,我可以做到ΦY将结果投影回原始空间。

现在如果A用有意义的方程模拟一个生物系统,同样不能说ΦAΦ. 但是有没有办法Φ可用于从A获得一个更简单的“现实世界”系统?

编辑:我不是很能读数学,所以如果可能的话,请像我五岁一样解释。

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