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Controlling Dynamical Systems Into Unseen Target States Using Machine Learning

Köglmayr, Daniel und Haluszczynski, Alexander und Räth, Christoph (2026) Controlling Dynamical Systems Into Unseen Target States Using Machine Learning. Advanced Intelligent Systems. Wiley. doi: 10.1002/aisy.202501319. ISSN 2640-4567.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aisy.202501319

Kurzfassung

We present a novel, model-free, and data-driven methodology for controlling complex dynamical systems into previously unseen target states, including those with significantly different and complex dynamics. Leveraging a parameter-aware realization of next-generation reservoir computing (NGRC), our approach accurately predicts system behavior in unobserved parameter regimes, enabling control over transitions to arbitrary target states utilizing a new prediction evaluation and selection scheme. Crucially, this includes states with dynamics that differ fundamentally from known regimes, such as shifts from periodic to intermittent or chaotic behavior. The method's parameter awareness facilitates nonstationary control with which control scenarios are generated and evaluated on the basis of predefined control objective. In addition to proving the method for transient-free control to extrapolated chaotic target states over transition times, we demonstrate the method's effectiveness on a nonlinear power system model. Our method successfully navigates transitions even in scenarios where system collapse is observed frequently while ensuring fast transitions and avoiding prolonged transient behavior. By extending the applicability of machine learning-based control mechanisms to previously inaccessible target dynamics, the methodology opens the door to new control applications while maintaining exceptional efficiency.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/223900/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Controlling Dynamical Systems Into Unseen Target States Using Machine Learning
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Köglmayr, DanielDaniel.Koeglmayr (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0004-6712-2093212221514
Haluszczynski, AlexanderAGINICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Räth, ChristophChristoph.Raeth (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:23 März 2026
Erschienen in:Advanced Intelligent Systems
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1002/aisy.202501319
Verlag:Wiley
ISSN:2640-4567
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Control, Machine Learning, Neuromophic Computing, Reservoir Computing, Extrapolation
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Digitalisierung
DLR - Forschungsgebiet:D KIZ - Künstliche Intelligenz
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):D - Kurzstudien [KIZ]
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für KI-Sicherheit
Institut für Frontier Materials auf der Erde und im Weltraum
Hinterlegt von: Köglmayr, Daniel
Hinterlegt am:20 Apr 2026 09:30
Letzte Änderung:20 Apr 2026 09:30

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