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Identification of Linear Time-Invariant Systems with Dynamic Mode Decomposition

Heiland, Jan; Unger, Benjamin ORCID iD icon 1
1 Institut für Angewandte und Numerische Mathematik (IANM), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Dynamic mode decomposition (DMD) is a popular data-driven framework to extract linear
dynamics from complex high-dimensional systems. In this work, we study the system identification
properties of DMD. We first show that DMD is invariant under linear transformations in the image of the data matrix. If, in addition, the data are constructed from a linear time-invariant system, then we prove that DMD can recover the original dynamics under mild conditions. If the linear dynamics are discretized with the Runge–Kutta method, then we further classify the error of the DMD approximation and detail that for one-stage Runge–Kutta methods; even the continuous dynamics can be recovered with DMD. A numerical example illustrates the theoretical findings.


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000190758
Veröffentlicht am 18.02.2026
Originalveröffentlichung
DOI: 10.3390/math10030418
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Zitationen: 3
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Angewandte und Numerische Mathematik (IANM)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsjahr 2022
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 2227-7390
KITopen-ID: 1000190758
Erschienen in Mathematics
Verlag MDPI
Band 10
Heft 3
Seiten Art.-Nr.: 418
Vorab online veröffentlicht am 28.01.2022
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