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DMD及MRDMD算法的Python实现解析:动态模式分解与多分辨率动态模式分解

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简介:
本篇文章深入探讨了DMD(Dynamic Mode Decomposition)和MR-DMD(Multi-Resolution Dynamic Mode Decomposition)两种数据分析方法,并提供了详细的Python代码实现,旨在帮助读者理解和应用这些先进的数据处理技术。通过本文的学习,读者可以掌握如何利用Python语言解析复杂系统中的动态模式,适用于研究流体动力学、机械振动等领域的科学家与工程师。 动态模式分解(DMD)和多分辨率DMD(mrDMD)可以从ECoG记录中解码手部动作。安装所需库的方法如下: 1. 安装git并使用命令`git clone https://github.com/BruntonUWBio/ecog-hand`克隆代码仓库。 2. 使用以下命令安装必要的Python包: ``` sudo apt-get install python3-pip sudo pip3 install numpy matplotlib cvxpy pytest sklearn ``` 在您的项目中,加载所需的模块: ```python %matplotlib inline from mrDMD import mrDMD from DMD import DMD from helper_functions import * ``` 从一维正弦曲线之和组成的信号开始,其采样间隔`dt = 1 / 200`,总长度为`N = 1000`的样本点。时间向量`t`可以通过命令 `np.linspace(0, 5, N)`生成。设振幅为`amp = 1`, 最大频率为 `freq_max = 40`。

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  • DMDMRDMDPython
    优质
    本篇文章深入探讨了DMD(Dynamic Mode Decomposition)和MR-DMD(Multi-Resolution Dynamic Mode Decomposition)两种数据分析方法,并提供了详细的Python代码实现,旨在帮助读者理解和应用这些先进的数据处理技术。通过本文的学习,读者可以掌握如何利用Python语言解析复杂系统中的动态模式,适用于研究流体动力学、机械振动等领域的科学家与工程师。 动态模式分解(DMD)和多分辨率DMD(mrDMD)可以从ECoG记录中解码手部动作。安装所需库的方法如下: 1. 安装git并使用命令`git clone https://github.com/BruntonUWBio/ecog-hand`克隆代码仓库。 2. 使用以下命令安装必要的Python包: ``` sudo apt-get install python3-pip sudo pip3 install numpy matplotlib cvxpy pytest sklearn ``` 在您的项目中,加载所需的模块: ```python %matplotlib inline from mrDMD import mrDMD from DMD import DMD from helper_functions import * ``` 从一维正弦曲线之和组成的信号开始,其采样间隔`dt = 1 / 200`,总长度为`N = 1000`的样本点。时间向量`t`可以通过命令 `np.linspace(0, 5, N)`生成。设振幅为`amp = 1`, 最大频率为 `freq_max = 40`。
  • 优质
    多分辨率动态模式分析分解是一种先进的信号处理技术,能够从复杂数据中提取有意义的信息。该方法结合了多分辨率分析与动态模式分解的优势,适用于各种时变系统和非线性现象的研究。通过在不同尺度上解析数据的内在结构,此技术能有效识别并追踪系统的瞬态特征及其演变过程,在流体力学、气象科学及生物医学工程等领域展现出广阔的应用前景。 多分辨率DMD解决了信号的短时间问题,类似于短时傅里叶变换以及小波变换方法。
  • 基于阻尼最小二乘MATLAB代码-DMD: DMD
    优质
    本项目提供一个使用Matlab实现动态模式分解(DMD)的工具箱,采用阻尼最小二乘法优化算法,适用于数据驱动的动力学系统分析。 动态模式分解(DMD)是由Peter Schmid在2008年提出的一种算法。给定时间序列数据,DMD能够计算出一系列模式,每个模式都与特定的振荡频率及衰减或增长相关联。对于线性系统而言,这些模式和频率类似于系统的正常模态;但在更一般的情况下,则是Koopman算子(合成算子)特征值及其对应的近似表达。由于每种DMD模式具有内在的时间行为特性,因此它与那些仅计算正交模式的降维方法不同,后者无法提供预定时间动态信息。 尽管基于DMD表示可能不如PCA那样简约紧凑,但由于其每个模式都代表了随时间变化并带有阻尼或驱动特征的正弦曲线行为,在物理意义上往往更加直观且具有解释力。理论上讲,动力学过程可以由以下公式描述: $$\frac{d\vec{\mathbf{x}}}{dt}=f(\vec{\mathbf{x}},t,\mu),$$ 其中$\vec{\mathbf{x}}$表示状态向量,而$f(\cdot)$是确定系统演化规则的函数。
  • DMDMatlab代码.zip
    优质
    该ZIP文件包含了用于执行DMD(动态模式分解)分析的Matlab代码。通过这些工具,用户可以对复杂系统的动力学行为进行深入研究和可视化。 1. 版本:Matlab 2014a至2019a,包含运行结果。 2. 领域:智能优化算法、神经网络预测、信号处理、元胞自动机、图像处理、路径规划及无人机等领域的Matlab仿真。更多内容请查看博主主页。 3. 内容:标题所示的项目介绍可通过点击主页搜索博客获得详情。 4. 适合人群:本科和硕士阶段的教学与科研学习使用。 5. 博客介绍:热爱科研工作的Matlab仿真开发者,致力于技术提升和个人修养同步精进。如有matlab项目的合作意向,请通过私信联系。
  • 本征正交
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    本征正交分解(POD)与动态模态分解(DMD)是数据分析中的两大关键技术,用于从复杂数据集中提取关键特征和简化动力学模型。 进行模态分析的MATLAB程序包括本征正交分解和动态模态分解。
  • DMD.zip_DMD_DMD_dmd特征值_selectps3_
    优质
    简介:DMD.zip文件包含了动态模式分解(DMD)技术的应用示例和相关代码。DMD用于分析和预测系统的动力学行为,通过计算DMD特征值实现对复杂系统中的模式识别与选择,如selectps3过程所示。 通过快照数据的动态模态分解来获取基模态及其对应的特征值,包括频率和增长率,并进行数据后处理。
  • 矩阵降阶
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    简介:本文提出了一种基于矩阵降阶的动态模式分解新方法,旨在简化复杂系统的模型表示,提高数据分析效率与准确性。该技术适用于流体力学、气候科学等领域中大规模数据集的处理和分析。 一个动态模式分解的例子是分析混合信号。使用DMD(动态模式分解)可以有效地对信号进行降阶处理,并且能够很好地重构降低维度后的存储数据。
  • VMD变
    优质
    本文深入探讨了VMD(变分模态分解)算法的工作原理及其在信号处理领域的应用,通过对比实验分析其优缺点,并提出改进方案。 根据单个或多个宽频偶数长度的电磁信号,利用VMD算法计算分量数据,并展示含噪曲线、去噪曲线、分量时域图和频率谱以及多测道曲线。实现对单一信号独立运算的功能,同时支持多条信号在选择参数后进行独立运算并合并结果。源代码中包含一组测试数据,其输出结果与Matlab一致。
  • EMDPython
    优质
    本文章介绍了如何使用Python编程语言实现EMD(经验模态分解)算法,并详细讲解了其在信号处理和数据分析中的应用。 传统的经验模态分解方法适合初学者研究生在故障诊断和信号处理方面的学习。