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Controlling nonlinear dynamical systems into previously unseen target states using resource-efficient machine learning

Räth, Christoph und Köglmayr, Daniel und Haluszczynski, Alexander (2026) Controlling nonlinear dynamical systems into previously unseen target states using resource-efficient machine learning. 6th workshop of Advances in Artificial Intelligence for Aerospace Engineering, 2026-06-22 - 2026-06-23, Köln, Deutschland.

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Kurzfassung

Controlling nonlinear dynamical systems is a fundamental challenge in engineering and science, crucial for maintaining stability, optimizing performance, and enabling adaptability across a broad spectrum of applications. In aerospace engineering e.g. the precise control of air- and spacecraft or satellites is vital while energy-efficient solutions are a must in these deployments. Here, we report on novel developments of control strategies based on reservoir computing that fulfill a predefined control objective, with which the dynamical systems are controlled in extrapolated and previously unseen target states. We present a model-free, and data-driven methodology for controlling complex dynamical systems into previously unseen target states, including those with significantly dif- ferent and complex dynamics. This is achieved by combining previous work on controlling chaotic systems to arbitrary states and extrapolating the system behavior into unseen parameter regions using machine learning. Specifically, we use reservoir computing (RC) as it combines superior prediction results with little CPU-needs for training. Since only the parameters in the output layer are to be optimized there is a wealth of conceivable physical systems that can act as reservoir and lead to novel, energy-efficient computing methods. By extending the applicability of machine learning-based control mechanisms to previously inaccessible target dynamics, this methodology opens the door to transformative new applications while maintaining exceptional efficiency. Our results highlight reservoir computing as a powerful alternative to traditional methods for dynamic system control.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/225605/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Controlling nonlinear dynamical systems into previously unseen target states using resource-efficient machine learning
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Räth, ChristophChristoph.Raeth (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Köglmayr, DanielDaniel.Koeglmayr (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0004-6712-2093NICHT SPEZIFIZIERT
Haluszczynski, AlexanderAGINICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2026
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:dynamical systems, time series analysis, control, AI, reservoir computing
Veranstaltungstitel:6th workshop of Advances in Artificial Intelligence for Aerospace Engineering
Veranstaltungsort:Köln, Deutschland
Veranstaltungsart:Workshop
Veranstaltungsbeginn:22 Juni 2026
Veranstaltungsende:23 Juni 2026
Veranstalter :ONERA / DLR
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: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Frontier Materials auf der Erde und im Weltraum > Funktionale Granulate und Komposite
Institut für KI-Sicherheit
Hinterlegt von: Räth, Christoph
Hinterlegt am:20 Jul 2026 10:52
Letzte Änderung:20 Jul 2026 10:52

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