Modelling of physical systems with a Hopf bifurcation using mechanistic models and machine learning

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作者
K. H. Lee,David A. W. Barton,Ludovic Renson
出处
期刊:Mechanical Systems and Signal Processing [Elsevier BV]
卷期号:191: 110173-110173 被引量:10
标识
DOI:10.1016/j.ymssp.2023.110173
摘要

We propose a new hybrid modelling approach that combines a mechanistic model with a machine-learnt model to predict the limit cycle oscillations of physical systems with a Hopf bifurcation. The mechanistic model is an ordinary differential equation normal-form model capturing the bifurcation structure of the system. A data-driven mapping from this model to the experimental observations is then identified based on experimental data using machine learning techniques. The proposed method is first demonstrated numerically on a Van der Pol oscillator and a three-degree-of-freedom aeroelastic model. It is then applied to model the behaviour of a physical aeroelastic structure exhibiting limit cycle oscillations during wind tunnel tests. The method is shown to be general, data-efficient and to offer good accuracy without any prior knowledge about the system other than its bifurcation structure.
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