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Koopman 识别的数据质量与回归可识别性诊断证书

最优化与控制 2026-05-12 v1 系统与控制 系统与控制

摘要

经典的持续激励准则通常评估输入或回归信号是否足够丰富。然而,在带控制的 Koopman 与 EDMD(EDMDc)中,数据质量由提升后的状态特征与控制输入的拼接决定。输入丰富的数据仍可能只访问狭窄的状态区域,分布良好的状态样本仍可能产生退化的提升特征,且两者都可能无法为最终的回归问题提供良好条件。本文开发了一个诊断证书框架来定位这些失败。这些证书将状态空间覆盖与聚类、提升特征非退化性以及最终回归谱分离开来。回归谱证书是具有直接理论保证的层:它控制着主动标准化设计的最小奇异值,具有 Fisher 信息和单步 EDMDc 稳定性解释,并在总体谱隙下允许有限样本下界。我们还给出了结构性示例和 Schur 补条件,说明了为什么状态、提升、输入和回归诊断不能相互替代。作为采样示例,IGPE-DOPT 使用这些证书对候选轨迹段进行评分。在 Duffing、Van der Pol 和 Lorenz 系统上的实验比较了面向输入、状态、提升和回归的基线。结果表明,证书层是分离的,预算和权重的转移会改变瓶颈,且下游预测或控制性能并不随任何单一证书单调变化。因此,该框架旨在作为可解释的诊断和数据收集指南,而非作为普遍的最优性声明。

关键词

引用

@article{arxiv.2605.09545,
  title  = {Diagnostic Certificates of Data Quality and Regression Identifiability for Koopman Identification},
  author = {Yue Wu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2605.09545},
  year   = {2026}
}