数据驱动的科学和工程:机器学习、动力系统与控制详解

数据驱动的科学和工程:机器学习、动力系统与控制详解
作 者: 史蒂文·L 布伦顿 内森·库茨 王占山 施展 刘莹莹
出版社: 机械工业出版社
丛编项: 国外工业控制与智能制造丛书
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作者简介

暂缺《数据驱动的科学和工程:机器学习、动力系统与控制详解》作者简介

内容简介

数据驱动的研究正在革新复杂系统的建模、预测和控制。本书面向高年级本科生和研究生,提供了一个综合的视角,展示了如何将新兴的方法,如数据科学、数据挖掘和机器学习技术,应用到工程和物理科学中。

图书目录

译者序

前言

常见的优化方法、方程、符号和缩略语

第一部分 降维和变换

第1章 奇异值分解1

11 概述1

12 矩阵近似4

13 数学性质和操作方法7

14 伪逆、最小二乘和回归11

15 主成分分析16

16 特征脸示例20

17 截断和对齐24

18 随机奇异值分解29

19 张量分解和N路数据数组33

第2章 傅里叶变换与小波变换37

21 傅里叶级数和傅里叶变换37

22 离散傅里叶变换和快速傅里叶变换45

23 偏微分方程的变换51

24 Gabor变换和频谱图56

25 小波和多分辨率分析61

26 二维变换和图像处理63

第3章 稀疏性和压缩感知68

31 稀疏性和压缩68

32 压缩感知71

33 压缩感知示例74

34 压缩几何77

35 稀疏回归80

36 稀疏表示83

37 鲁棒主成分分析87

38 稀疏传感器布置89

第二部分 机器学习和数据分析

第4章 回归和模型选择95

41 经典曲线拟合96

42 非线性回归与梯度下降101

43 回归与方程组Ax = b:超定和欠定系统106

44 优化是回归的基石111

45 帕累托边界和简约原则115

46 模型选择:交叉验证119

47 模型选择:信息准则123

第5章 聚类和分类127

51 特征选择和数据挖掘127

52 监督学习和无监督学习132

53 无监督学习:k均值聚类135

54 无监督层次聚类:树状图139

55 混合模型和期望最大化算法142

56 监督学习和线性判别145

57 支持向量机149

58 分类树和随机森林153

59 2008年数据挖掘十大算法158

第6章 神经网络和深度学习161

61 神经网络:单层网络162

62 多层网络和激活函数165

63 反向传播算法170

64 随机梯度下降算法172

65 深度卷积神经网络175

66 神经网络动力系统178

67 神经网络多样性182

第三部分 动力学与控制

第7章 数据驱动动力系统189

71 概述、动机和挑战190

72 动态模态分解194

73 非线性动力学的稀疏辨识203

74 Koopman算子理论212

75 数据驱动的Koopman分析220

第8章 线性控制理论229

81 闭环反馈控制230

82 线性时不变系统233

83 能控性与能观性238

84 最优全状态控制:线性二次型调节器243

85 最优全状态估计:Kalman滤波器246

86 基于传感器的最优控制:线性二次型高斯249

87 案例研究:小车上的倒立摆250

88 鲁棒控制和频域技术257

第9章 平衡模型控制267

91 模型约简与系统辨识267

92 平衡模型约简268

93 系统辨识279

第10章 数据驱动控制288

101 非线性系统辨识的控制289

102 机器学习控制294

103 自适应极值搜索控制302

第四部分 降阶模型

第11章 POD技术311

111 偏微分方程的POD311

112 最优基元:POD展开316

113 POD和孤立子动力学320

114 POD的连续公式324

115 对称性的POD:旋转和平移328

第12章 参数降阶模型的插值335

121 缺失POD335

122 缺失POD的误差和收敛性340

123 缺失测量:最小化条件数343

124 缺失测量:最大化方差348

125 POD和离散经验插值方法351

126 DEIM算法实现354

127 机器学习的ROM357

术语362

参考文献367

索引395