×

使用非光滑模型确定微生物有害生物管理的阈值。 (英语) Zbl 1414.34039号

小结:释放传染性害虫可以成功控制并最终将害虫数量保持在阈值以下。为了从数学角度解决这一问题,本文提出并研究了两个具有阈值策略的非光滑微生物害虫管理模型。首先,我们建立了一个具有状态依赖控制的脉冲模型来描述文化控制策略,包括释放感染性害虫和喷洒化学农药。通过分析Poincaré映射的性质,我们研究了该模型的一阶周期解的存在性和稳定性,二阶周期解和混沌现象的存在性。其次,我们建立并分析了Filippov模型。通过考察滑动动力学,我们研究了伪平衡和正则平衡的全局稳定性。结果表明,我们可以选择适当的阈值水平和控制强度,以将害虫数量保持在或低于经济阈值。本文给出的建模和控制结果扩展了在固定时刻进行脉冲干预的系统的结果。

MSC公司:

34C60个 常微分方程模型的定性研究与仿真
34A37飞机 脉冲常微分方程
34A36飞机 间断常微分方程
34D20型 常微分方程解的稳定性
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Bainov D,Simeonov P(1993),脉冲微分方程:周期解和应用。博卡拉顿CRC出版社·Zbl 0815.34001号
[2] Bhattacharyya S,Bhattacharya D(2006)通过病毒性疾病控制害虫:数学建模和分析。《Theor生物学杂志》238:177-197·Zbl 1445.92310号 ·doi:10.1016/j.jtbi.2005.05.019
[3] Cai Y,Zhao C,Wang W,Wang J(2015)具有加性allee效应的Leslie-Gower捕食-被捕食模型的动力学。应用数学模型39:2092-2016·Zbl 1443.92149号 ·doi:10.1016/j.apm.2014.09.038
[4] Chong N、Dionne B、Smith R?(2016年)一个仅限禽类的Filippov模型,包括扑杀易感和受感染的禽类,以抗击禽流感。数学生物学杂志73:751-784·Zbl 1353.34053号
[5] Devaney R(2003)混沌动力系统简介。韦斯特维尤出版社,博尔德·Zbl 1025.37001号
[6] Gao S,He Y,Chen L(2013)用于害虫管理的带有脉冲的流行病模型。应用数学计算219:4308-4321·Zbl 1402.92389号
[7] Gastrich M、Leigh-Bell J、Gobler C、Anderson O、Wilhelm S(2004)《病毒作为由嗜酸性金球菌引起的区域性褐潮爆发的潜在调节器》。河口27:112-119·doi:10.1007/BF02803565
[8] Huang M,Li J,Song X,Guo H(2012)胰岛素脉冲注射建模:面向人工胰腺。SIAM应用数学杂志72:1524-1548·Zbl 1325.92045号 ·数字对象标识代码:10.1137/10860306
[9] Jacquet S、Heldal M、Iglesias-Rodriguez D、Larsen A、Wilson W、Brabak G(2002)病毒感染终止的埃米利亚·赫胥黎水华的流式细胞术分析。Aquat Microb生态27:111-124·doi:10.3354/ame027111
[10] Jiao J,Chen L,Cai S(2009)具有非线性发病率的害虫管理SI模型的脉冲控制策略。应用数学模型33:555-563·Zbl 1167.34340号 ·doi:10.1016/j.apm.2007.11.021
[11] Kar T,Ghorai A,Jana S(2012)《害虫及其捕食者模型的动态及其病虫害和农药的最佳使用》。《Theor生物学杂志》310:187-198·Zbl 1337.92180号 ·doi:10.1016/j.jtbi.2012.06.032
[12] Křivan V、Lewis M、Bentz B、Bewick S、Lenhart S、Liebhold A(2016)树皮甲虫爆发的动力学模型。《Theor生物学杂志》407:25-37·兹比尔1344.92169
[13] Lakshmikantham V,Bainov D,Simeonov P(1989)脉冲微分方程理论。新加坡世界科学·Zbl 0719.34002号 ·doi:10.1142/0906
[14] Lenteren,合资公司;Dent,D.(编辑),《保护作物中的害虫综合管理》,311-320(1995),伦敦
[15] Lenteren JV,Woets J(1988),温室生物和综合害虫控制。昆虫学年度回顾33:239-250·doi:10.1146/annurev.en.33.010188.001323
[16] Li X,Wu J(2016)具有状态相关延迟脉冲的非线性微分系统的稳定性。自动化64:63-69·Zbl 1329.93108号 ·doi:10.1016/j.automatica.2015.10.002
[17] Li X,Song S,Wu J(2018)具有无界时变时滞的不稳定神经网络的脉冲控制。科学与中国信息科学61:012203·doi:10.1007/s11432-017-9097-1
[18] Liang J,Tang S,Nieto J,Cheke R(2013)《检测农药开关与农药抗性演变的分析方法》。数学生物化学245:249-257·Zbl 1309.92080号 ·doi:10.1016/j.mbs.2013.07.008
[19] Liang J,Tang S,Cheke R,Wu J(2015)生物和化学防治与农药抗性相结合的确定接种释放多少天敌的模型。数学分析应用杂志422:1479-1503·兹比尔1365.92141 ·doi:10.1016/j.jmaa.2014.09.048
[20] Liu B,Liu W,Tao F,Cong J(2015)分段光滑害虫控制SI模型的动力学分析。国际J分叉混沌25:1550068·Zbl 1317.34109号 ·doi:10.1142/S0218127415500686
[21] Lou J,Lou Y,Wu J(2012)脉冲抗逆转录病毒药物效应的阈值病毒动力学。数学生物学杂志65:623-652·Zbl 1278.34053号 ·doi:10.1007/s00285-011-0474-9
[22] Nie L,Teng Z,Guo B(2013)SIRS流行病系统的状态依赖型脉冲控制策略。公牛数学生物学75:1697-1715·Zbl 1275.92093号 ·doi:10.1007/s11538-013-9865-y
[23] O'Rourke M,Jones L(2011)《景观害虫动态和农药使用分析:实证和模型研究》。生态应用21:3199-3210·doi:10.1890/10-1180.1
[24] Peng H(2005)黄蜂向作物害虫传播致命病毒。病毒研究114:80-81·doi:10.1016/j.virusres.2005.06.002
[25] Sasmal S、Bhowmick A、Al-Khaled K、Bhattacharya S、Chattopadhyay J(2016)通过病毒感染或自然捕食者控制害虫的功能反应和弱allee效应的相互作用:一项生态流行病学研究。不同的Equ Dyn系统24:21-50·Zbl 1332.92062号 ·doi:10.1007/s12591-015-0240-3
[26] Simeonov P,Bainov D(1988)具有脉冲效应的自治系统周期解的轨道稳定性。国际系统科学杂志19:2561-2585·Zbl 0669.34044号 ·网址:10.1080/00207728808547133
[27] Smith R,Wahl L(2004),蛋白酶和逆转录酶抑制在HIV-1感染的免疫模型中的显著作用,具有脉冲药物效应。公牛数学生物学66:1259-1283·Zbl 1334.92239号 ·doi:10.1016/j.bulm.2003.12.004
[28] Tang S,Cheke R(2005)综合害虫管理(ipm)策略的状态依赖脉冲模型及其动力学后果。数学生物学杂志50:257-292·Zbl 1080.92067号 ·doi:10.1007/s00285-004-0290-6
[29] Tang S,Liang J(2013)带避难所的非光滑高斯捕食者-食饵模型的全局定性分析。非线性分析方法应用76:165-180·兹比尔1256.34037 ·doi:10.1016/j.na.2012.08.013
[30] Tang S,Xiao Y,Cheke R(2010)植物病害模型与栽培控制策略和经济阈值的动态分析。数学计算模拟80:894-921·Zbl 1183.92060号 ·doi:10.1016/j.matcom.2009.10.004
[31] Tang S,Liang J,Xiao Y,Cheke R(2012)具有经济阈值的Filippov两阶段害虫控制模型的滑动分岔。SIAM J应用数学72:1061-1080·Zbl 1256.34038号 ·数字对象标识代码:10.1137/10847020
[32] Tang S,Pang W,Wu J,Cheke R(2015)状态相关反馈控制系统的全球动力学。提前差异Equ 2015:322·Zbl 1422.34093号 ·doi:10.1186/s13662-015-0661-x
[33] Tang B,Xiao Y,Tang S,Cheke R(2016)治疗免疫原性肿瘤的综合治疗反馈控制模型。国际分叉混乱杂志26:1650039·Zbl 1336.34072号 ·doi:10.1142/S0218127416500395
[34] Touboul J,Brette R(2009)二维整合和激发神经元的Spiking动力学。SIAM应用动态系统杂志8:1462-1506·Zbl 1204.37019号 ·doi:10.1137/080742762
[35] Wang W(2006)带治疗的流行病模型的向后分支。数学生物科学201:58-71·Zbl 1093.92054号 ·doi:10.1016/j.mbs.2005.12.022
[36] Wang A,Xiao Y(2014)描述媒体对传染病传播影响的Filippov系统。非线性分析混合系统11:84-97·Zbl 1323.92215号 ·doi:10.1016/j.nahs.2013.06.005
[37] Wang L,Chen L,Nieto J(2010)具有脉冲效应的害虫控制流行病模型的动力学。非线性分析现实世界应用11:1374-1386·Zbl 1188.93038号 ·doi:10.1016/j.nonrwa.2009.02.027
[38] Xiao Y,Xu X,Tang S(2012)新发传染病疫情的滑模控制。公牛数学生物学74:2403-2422·Zbl 1312.92043号 ·doi:10.1007/s11538-012-9758-5
[39] Xiao Y,Miao H,Tang S,Wu H(2013a)使用微分方程模型模拟HIV-1感染患者的抗逆转录病毒药物反应。Adv Drug Deliv修订版65:940-953·doi:10.1016/j.地址:2013.04.005
[40] 肖毅,赵T,汤S(2013b)媒介/心理诱导非平稳发病的传染病动力学。数学生物科学工程10:445-461·Zbl 1259.92061号 ·doi:10.3934/mbe.2013.10.445
[41] 肖毅,唐深,吴杰(2015)传染病爆发期间的媒体影响转换面。科学代表5:7838·doi:10.1038/srep07838
[42] Yang Y,Xiao Y,Wu J(2013)《脉冲HIV疫苗接种:病毒根除的可行性和最佳接种计划》。公牛数学生物学75:725-751·Zbl 1273.92028号 ·doi:10.1007/s11538-013-9831-8
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。