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未知人群的动态观察者。 (英语) Zbl 1466.37072号

摘要:动态观察者是在结构化人口建模和管理的背景下考虑的。粗略地说,观测器将某个过程的已知测量变量与该过程的模型相结合,以渐近重建模型的未知状态变量。我们研究了观测器在重建由密度无关(线性)模型和一类密度相关(非线性)模型描述的人口分布方面的潜在用途。在密度相关和独立的情况下,我们表明,在几个生态合理的环境中,这些观测器都有一个自然的最佳结构。此外,我们描述了这些观测器对测量中的干扰和不确定性的鲁棒性。

MSC公司:

37N25号 生物学中的动力系统
39A30型 差分方程的稳定性理论
92D25型 人口动态(一般)
92D40型 生态学
93亿B51 设计技术(稳健设计、计算机辅助设计等)
93B52号 反馈控制
93二氧化碳 控制理论中的线性系统
93立方厘米 控制理论中的非线性系统
93D09型 强大的稳定性
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参考文献:

[1] D.Angeli,增量稳定性的Lyapunov方法,IEEE Trans。自动化。控制,47,410-421(2002)·Zbl 1364.93552号 ·数字对象标识代码:10.1109/9.989067
[2] M.Arcak;P.Kokotovic,基于观测器的斜率受限非线性系统控制,IEEE Trans。自动化。控制,46,1146-1150(2001)·Zbl 1014.93033号 ·doi:10.1109/9.935073
[3] A.Berman、M.Neumann和R.J.Stern,动态系统中的非负矩阵,John Wiley&Sons Inc.,纽约,1989年·Zbl 0723.93013号
[4] A.Berman和R.J.Plemmons,数学科学中的非负矩阵,SIAM,费城,1994年·兹伯利0815.15016
[5] G.E.P.Box、G.M.Jenkins、G.C.Reinsel和G.M.L jung,时间序列分析,第五版。,John Wiley&Sons,Inc.,霍博肯,2016年·Zbl 1317.62001
[6] H.卡斯维尔,矩阵种群模型:构建、分析和解释2001年,马萨诸塞州西诺埃尔。
[7] 一、乍得;E.McDonald-Madden;M.A.McCarthy;B.Wintle;M.Linkie;H.P.Possingham,何时停止管理或调查隐秘濒危物种,Proc。美国国家科学院。科学。,105, 13936-13940 (2008)
[8] T.Chen和B.Francis,最优采样数据控制系统《通信和控制工程系列》,Springer-Verlag London,Ltd.,伦敦,1996年·Zbl 0876.93002号
[9] C.k.Chui和G.Chen,卡尔曼滤波,具有实时应用1991年,柏林,施普林格-弗拉格出版社·Zbl 0751.93078号
[10] K.R.Crooks;桑贾扬硕士;D.F.Doak,通过人口模型对猎豹保护的新见解,保护生物学,12889-895(1998)
[11] J.M.库欣,结构化人口动力学导论,SIAM,费城,1998年·兹伯利0939.92026
[12] S.N.Dashkovskiy;D.V.Efimov公司;E.D.桑塔格。,输入-状态稳定性和相关系统属性,Autom。远程控制,721579-1614(2011)·Zbl 1235.93221号 ·doi:10.1134/S0005117911080017
[13] N.Dautrebande和G.Bastin,正线性系统的正线性观测器,欧洲控制会议记录,1999年,1092-1095。
[14] E.A.Eager,使用Lur’E系统对来自成年近亲的竞争进行人口动态建模和分析,Lett。生物数学。,3,41-58(2016)·doi:10.30707/LiB3.1伊格尔
[15] E.A.急切;R.Rebarber,Lur'e系统的灵敏度和弹性分析,用于对受密度依赖性繁殖影响的种群进行建模,数学。生物科学。,282, 34-45 (2016) ·Zbl 1352.92122号 ·doi:10.1016/j.mbs.2016.09.016
[16] E.A.急切;钢筋;B.Tenhumberg,植物型银行模型的全局渐近稳定性,J.Math。生物学,69,1-37(2014)·Zbl 1321.92067号 ·doi:10.1007/s00285-013-0689-z
[17] M.R.Easterling;S.P.Ellner;P.M.Dixon,《特定大小敏感性:应用新的结构化种群模型》,生态学,81694-708(2000)
[18] 十、风机;M.Arcak,多变量单调非线性系统的观测器设计,系统控制快报。,50, 319-330 (2003) ·Zbl 1157.93330号 ·doi:10.1016/S0167-6911(03)00170-1
[19] L.Farina和S.Rinaldi,正线性系统:理论与应用《威利国际科学》,纽约,2000年·Zbl 0988.93002号
[20] D.佛朗哥;C.Guiver;H.洛格曼;J.Perán,一类强迫离散时间种群模型的半全局持久性和稳定性,Phys。D、 360、46-61(2017)·Zbl 1378.92056号 ·doi:10.1016/j.physd.2017.08.001
[21] D.佛朗哥;C.Guiver;H.洛格曼;J.佩兰。,种群生态学中产生的强迫差分方程类的有界性、持久性和稳定性,J.Math。生物学,791029-1076(2019)·兹比尔1422.37067 ·doi:10.1007/s00285-019-01388-7
[22] D.佛朗哥;H.洛格曼;J.Perán,年龄结构人口模型的全球稳定性,系统控制快报。,65, 30-36 (2014) ·Zbl 1285.93077号 ·doi:10.1016/j.sysconle.2013.11.012
[23] M.E.Gilmore,C.Guiver和H.Logemann,强迫无穷维离散时间Lur’E系统的稳定性和收敛性,国际J.控制, (2019), 1-40. ·Zbl 1454.93244号
[24] J.L.Gouzé;A.拉帕波特;M.Z.Hadj-Sadok,不确定生物系统的区间观测器,生态。建模,133,45-56(2000)·doi:10.1016/S0304-3800(00)00279-9
[25] C.Guiver;D.霍奇森;S.Townley,正线性系统的正态可控性,系统控制快报。,65, 23-29 (2014) ·Zbl 1285.93021号 ·doi:10.1016/j.sysconle.2013.12.002
[26] C.Guiver;C.埃德霍姆;Y.Jin;穆勒;J.鲍威尔;钢筋;B.Tenhumberg;S.Townley,正线性系统的简单自适应控制及其在害虫管理中的应用,SIAM J.Appl。数学,76238-275(2016)·Zbl 1331.93141号 ·数字对象标识代码:10.1137/140996926
[27] C.Guiver;H.洛格曼;R.Rebarber公司;A.账单;B.Tenhumberg;D.霍奇森;S.Townley,人口管理的整体控制,J.Math。生物学,701015-1063(2005)·兹比尔1307.93239 ·doi:10.1007/s00285-014-0789-4
[28] C.Guiver,H.Logemann和B.Rüffer,正Lur'e包含的Small-gain稳定性定理,积极性, 23 (2019), 249-289. ·Zbl 1467.34018号
[29] W.M.Haddad、V.Chellaboina和Q.Hui,非负动力系统和隔室动力系统普林斯顿大学出版社,普林斯顿,2010年·Zbl 1184.93001号
[30] M.Z.Hadj-Sadok;J.L.Gouzé,用区间观测器估计活性污泥过程的不确定性模型,《过程控制杂志》,11,299-310(2001)·doi:10.1016/S0959-1524(99)00074-8
[31] E.Halfon(编辑),理论系统生态学,学术出版社,纽约,1979年。
[32] H.R.Heinimann,适应性生态系统管理的概念——工程观点,森林生态。管理。,259, 848-856 (2010) ·doi:10.1016/j.foreco.2009.09.032
[33] D.Hinrichsen和A.J.Pritchard,数学系统论I2005年,柏林,施普林格-弗拉格出版社·兹比尔1074.93003
[34] D.Hinrichsen和N.K.Son,正离散时间系统的稳定半径,国际。J.鲁棒非线性控制, 8 (1995). ·Zbl 0917.93056号
[35] S.Ibrir,离散时间非线性观测器设计的圆标准方法,Automatica,43,1432-1441(2007)·Zbl 1130.93320号 ·doi:10.1016/j.automatica.2007.01.012
[36] R.E.Kalman,线性滤波和预测问题的新方法,J.基础工程(ASME), 82 60), 34-45.
[37] I.Karafylis和Z.-P.Jiang,非线性系统的稳定性与镇定施普林格-弗拉格出版社,伦敦,2011年·Zbl 1243.93004号
[38] N.Keyfitz和H.Caswell,应用数学人口学,Springer Science+Business Media,Inc.,2005年·兹比尔1104.91063
[39] R Klein;N.A.Chaturvedi;J.Christensen;J.艾哈迈德;R.芬代森;A.Kojic,锂离子电池基于电化学模型的观测器设计,IEEE Trans。控制系统。技术。,21, 289-301 (2013) ·doi:10.1109/TCST.2011.2178604
[40] A.J.Krener;A.Isidori,输出注入线性化和非线性观测器,系统控制快报。,3, 47-52 (1983) ·Zbl 0524.93030号 ·doi:10.1016/0167-6911(83)90037-3
[41] T.Liao和N.Huang,基于观测器的混沌同步方法及其在保密通信中的应用,IEEE传输。电路系统。, 46 (1999), 1144-1150. ·Zbl 0963.94003号
[42] L.Ljung,系统识别:用户理论《Prentice Hall信息与系统科学系列》。普伦蒂斯·霍尔公司,新泽西州恩格尔伍德克利夫斯,1987年·Zbl 0615.93004号
[43] D.Luenberger,观察员介绍,IEEE Trans。自动化。控制,16596-602(1971)·doi:10.1109/TAC.1971.1099826
[44] D.Luenberger,《观察线性系统的状态》,IEEE Trans。百万。电子学,874-80(1964)·doi:10.1109/TME.1964.4323124
[45] C.梅洛;J.P.Dahlgren;C.J.E.Metcalf;D.Z.儿童;M.E.埃文斯;E.Jongejans;S.记录;M.里斯;R.Salguero-Gómez;S.M.McMahon,用积分投影模型推进人口生态学:实用指南,方法生态学。Evol.公司。,5, 99-110 (2014) ·doi:10.1111/2041-210X.12146
[46] W.F.Morris和D.F.Doak,定量保护生物学:种群生存力分析的理论与实践2002年,美国马萨诸塞州桑德兰西诺协会。
[47] M.Müller和C.A.Sierra,水库模型状态稳定性输入的应用,西奥。经济。, 10 (2017), 451-475.
[48] R.A.Myers,《种群与招募:使用荟萃分析方法对最大繁殖率、密度依赖性和变异性的概括》,ICES J.海洋科学,58,937-951(2001)·doi:10.1006/jmsc.2001.1109
[49] I.M.Navon,《数值天气预报的数据同化:综述》,年大气、海洋和水文应用的数据同化S.K.Park和L.Xu编辑的Springer,柏林,2009年。
[50] N.Poppelreiter,未知种群的动态观测器,内布拉斯加州大学博士论文,林肯,2019年。
[51] M.A.Rami和F.Tadeo,线性离散正系统的正观测问题第45届IEEE决策与控制会议记录,美国电气工程师协会, (2006).
[52] P.Reichert;M.Omlin,《关于超参数生态模型的有用性》,Ecol。国防部。,95, 289-299 (1997) ·doi:10.1016/S0304-3800(96)00043-9
[53] K.E.罗斯;S.M.Louda;M.Rees,本地和入侵昆虫食草动物对蔓藤的人口和进化影响,生态学,86,453-465(2005)·数字对象标识代码:10.1890/03-0697
[54] M.de la Sen,非周期和自适应采样。教程回顾,Informatica,7175-228(1996)·Zbl 0910.93055号
[55] H.L.Smith;H.R.Thieme,一类离散时间结构人口模型的持久性和全局稳定性,离散Contin。动态。系统。,33, 4627-4646 (2013) ·兹比尔1306.37099 ·数字对象标识代码:10.3934/dcds.2013.33.4627
[56] T.Söderström和P.Stoica,系统标识,Prentice Hall,Inc.,伦敦,1989年·Zbl 0695.93108号
[57] E.D.Sontag,平滑稳定意味着互质分解,IEEE Trans。自动化。对照组,34335-443(1989)·Zbl 0682.93045号 ·数字对象标识代码:10.1109/9.28018
[58] E.D.Sontag,输入-状态稳定性:基本概念和结果,in非线性最优控制理论,163-220,数学课堂讲稿。,1932年,施普林格,柏林,2008年·Zbl 1175.93001号
[59] E.D.Sontag,数学控制理论第二版,Springer-Verlag,纽约,1998年·Zbl 0945.93001号
[60] M.Soroush,反应堆应用的非线性状态观测器设计,化学工程科学,52,387-404(1997)·doi:10.1016/S0009-2509(96)00391-0
[61] I.斯托特;S.Townley;D.卡斯拉克;D.J.Hodgson,关于人口投影矩阵模型的可约性和遍历性,方法经济学。演变。,1, 242-252 (2010) ·doi:10.1111/j.2041-210X.2010.00032.x
[62] F.Tadeo和M.Rami,使用腔室观测器在骨扫描中选择时间后注射,in世界工程大会会议记录,WCE(2010)。
[63] B.Tenhumberg;S.Louda;J.Eckberg;M.Takahashi,杂草矩阵模型中参数不确定性的蒙特卡罗分析,J.Appl。经济。,45, 439-447 (2008)
[64] S.Townley;钢筋;B.Tenhumberg,密度相关种群动力学的反馈控制系统分析,系统控制快报。,61309-315(2012年)·Zbl 1238.93036号 ·doi:10.1016/j.sysconle.2011.11.014
[65] H.L.Trentelman、A.A.Stoorvogel和M.Hautus,线性系统的控制理论《通信和控制工程系列》,Springer-Verlag London,Ltd.,伦敦,2001年·兹伯利0963.93004
[66] J.M.Van Den Hof,线性隔间系统的正线性观测器,SIAM J.控制优化。,36, 590-608 (1998) ·Zbl 0913.93006号 ·doi:10.1137/S036301299630611X
[67] X.-H.夏;W.-B.高。,基于观测器误差线性化的非线性观测器设计。,27, 199-216 (1989) ·Zbl 0667.93014号 ·doi:10.1137/0327011
[68] J.I.Yuz和G.C.Goodwin,线性和非线性系统的采样数据模型《通信与控制工程系列》,施普林格出版社,伦敦,2014年·Zbl 1353.93004号
[69] J.Zhang;X.赵;R.Zhang;Y.Chen,不确定正系统的改进控制器设计及其对不确定正切换系统的扩展,亚洲控制杂志,2018159-173(2018)·Zbl 1391.93106号 ·doi:10.1002/asjc.1553
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