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Análisis de estabilidad local y región de atracción para sistemas de retroalimentación de redes neuronales bajo restricciones de positividad

Created by
  • Haebom

Autor

Hamidreza Montazeri Hedesh, Moh Kamalul Wafi, Milad Siami

Describir

Este artículo estudia la estabilidad local de sistemas no lineales en forma Lur'e con retroalimentación no lineal estática implementada utilizando redes neuronales de propagación hacia adelante (FFNN). Explotamos las restricciones de positividad del sistema y utilizamos una variante localizada de la conjetura de Aizerman para proporcionar condiciones suficientes para la estabilidad exponencial de trayectorias confinadas a un conjunto compacto. Con base en esto, desarrollamos dos métodos para estimar la Región de Atracción (ROA). Primero, un enfoque menos conservador basado en Lyapunov construye conjuntos de subniveles invariantes de funciones cuadráticas que satisfacen la desigualdad de la matriz lineal (LMI). Segundo, se presenta una técnica novedosa para calcular límites sectoriales locales estrictos para FFNN mediante la propagación capa por capa de relajaciones lineales. Estos límites se integran en un marco de Aizerman localizado para verificar la estabilidad exponencial local. Los resultados numéricos demuestran mejoras significativas sobre los enfoques existentes basados ​​en restricciones cuadráticas integrales en términos de tamaño y escalabilidad de la ROA.

Takeaways, Limitations

Takeaways:
Se presenta un nuevo enfoque para el análisis de estabilidad local de sistemas no lineales utilizando FFNN.
Desarrollo de dos metodologías efectivas para estimar el ROA (basada en Lyapunov y basada en los límites del sector local).
Demostrar numéricamente un tamaño de ROA y una escalabilidad mejorados en comparación con las metodologías existentes.
Limitations:
Limitado a sistemas tipo Lur'e.
Centrarse en el análisis de la estabilidad local.
Se necesita más investigación para determinar la aplicabilidad y generalización a sistemas reales.
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