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具有跨谱传染病的时滞捕食者-食饵系统Hopf分岔的分数阶PD控制。 (英语) Zbl 07628002号

摘要:本文提出了一类具有跨谱传染病的时滞分数阶捕食者-食饵系统,并通过分数阶比例导数(PD)控制实现了相应的控制策略。首先,对于不受控的分数阶捕食者-食饵系统,通过选择时滞作为分岔参数,建立了系统稳定和Hopf分岔的显式条件。当时滞超过临界值时,捕食者-食饵系统将失去稳定性,出现一系列振荡。其次,在分数阶PD控制下,研究了控制器对系统稳定性和分岔的影响。结果表明,Hopf分岔可以延迟或提前,通过选择适当的控制增益参数可以实现期望的动态。此外,还探讨了分数阶和控制参数对动力学的影响。最后,通过数值模拟验证了理论结果。

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34年X月 常微分方程
92至XX 生物学和其他自然科学
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Alidousti,J。;Ghahfarokhi,M.M.,通过合并猎物扩散的时滞部分捕食者-食饵系统的稳定性和分岔,Appl。数学。型号。,72, 385-402 (2019) ·Zbl 1461.92078号
[2] Bogoyavlenskij,O.I.,可积Lotka-Volterra系统,Regul。混沌动力学。,13, 6, 543-556 (2008) ·Zbl 1229.37097号
[3] Brady,R。;Enderling,H.,《癌症数学模型:何时预测新疗法,何时不预测》,Bull。数学。生物学,81,10,3722-3731(2019)
[4] Celik,C.,具有时滞的比率依赖捕食者-食饵系统的Hopf分支,混沌孤子分形,42,3,1474-1484(2009)·兹比尔1198.34149
[5] Chattopadhyay,J。;Arino,O.,捕食者-被捕食者疾病模型,非线性分析。理论方法应用。,36, 6, 747-766 (1999) ·Zbl 0922.34036号
[6] Cheng,Z.S.,通过冲刷过滤器对Chen系统Hopf分岔的反控制,神经计算,733139-3146(2010)
[7] 达斯,S。;Das,P。;Das,P.,《利用生物安全和扑杀控制商业猪场尼帕病毒暴发》,数学。模型。自然现象。,15, 1-21 (2020) ·Zbl 1475.37099号
[8] 邓文华。;李,C.P。;Lu,J.H.,多时滞线性分数阶微分系统的稳定性分析,非线性动力学。,48, 4, 409-416 (2007) ·Zbl 1185.34115号
[9] 丁·D·W。;张晓云。;曹建德。;Wang,N.A。;Liang,D.,通过PD控制器实现复杂网络模型的分岔控制,神经计算,175,1-9(2016)
[10] Hajimolana,S.A。;侯赛因,医学硕士。;Daud,W。;Soroush,M。;Shamiri,A.,固体氧化物燃料电池的数学模型:综述,更新。维持。能源评论,15,4,1893-1917(2011)
[11] Hanif,H.,分数麦克斯韦流体边界层流动和传热的计算方法,数学。计算。模拟,1911-13(2022)·Zbl 07431690号
[12] 郝,P.M。;Wang,X.C。;Wei,J.J.,具有阶段结构和强Allee效应的扩散单种群模型的Hopf分歧分析,数学。计算。模拟,153,1-14(2018)·Zbl 07316260号
[13] 胡,G.P。;Li,X.L.,捕食者-食饵时滞疾病模型的稳定性和Hopf分支,混沌孤子分形,45,3,229-237(2012)·兹比尔1355.92089
[14] 黄,C.D。;曹建德。;肖,M。;Alsadei,A。;Alsaadi,F.E.,具有不可公度阶的时滞分数捕食者-食饵系统的控制分歧,应用。数学。计算。,293, 293-310 (2017) ·Zbl 1411.37068号
[15] 黄,C.D。;李,H。;Li,T.X。;Chen,S.J.,通过扩展延迟反馈的分数捕食者-食饵模型的稳定性和分岔控制,国际分岔混沌,29,11,文章1950150 pp.(2019)·Zbl 1434.34072号
[16] 黄,C.D。;宋,X.Y。;方,B。;肖,M。;Cao,J.D.,时滞分数阶捕食者-食饵模型的建模、分析和分岔控制,国际分岔混沌,28,9,文章1850117 pp.(2018)·Zbl 1401.34093号
[17] Jin,T。;杨晓峰,不确定分数阶微分方程的单调性定理及其在不确定金融市场中的应用,数学。计算。模拟,190203-221(2021)·Zbl 07431512号
[18] 法律,K.B。;Peariasamy,K.M。;吉尔,B.S。;辛格,S。;Sundram,B.M。;Rajendran,K。;达斯,S.C。;Lee,Y.L。;Goh,P.P。;易卜拉欣,H。;Abdullah,N.H.,使用时变SIR模型跟踪新型冠状病毒的早期消耗传播动力学,科学。代表,10,1,21721(2020)
[19] 李,S.I。;Clinedist,L.,《数学生物学:扩展、揭示和教育》!,牛市。数学。生物,82,9,120-135(2020)
[20] 李,S。;黄,C.D。;Yuan,S.L.,具有多个通信延迟的分数阶双环结构神经网络模型的Hopf分支,非线性动力学。,108, 1, 379-396 (2022)
[21] Liu,J.,具有饱和发病率和饱和治疗功能的延迟SEIR流行病模型的分叉分析,J.Biol。动态。,13, 1, 461-480 (2019) ·兹比尔1447.92445
[22] 卢海峰。;丁Y.T。;Gong,S.L。;Wang,S.S.,新冠肺炎疫情时滞SIQR模型的数学建模和动态分析,数学。Biosci公司。工程师,18,4,3197-3214(2021)·Zbl 1471.92327号
[23] 卢奇。;肖,M。;Cheng,Z.S。;Song,Y.R。;黄,C.D。;Cao,J.D.,在新型PDα控制律下具有时滞的分数阶单基因调控模型的稳定性和分岔分析,国际生物数学杂志。,13, 3, 1-18 (2020) ·Zbl 1442.37102号
[24] Mohamadou,Y。;哈利杜,A。;Kapen,P.T.,《新冠肺炎研究、预测和管理中使用的数学建模、人工智能和数据集综述》,应用。智力。,50, 11, 3913-3925 (2020)
[25] Mukherjee,D.,《捕食系统中的持久性与猎物中的疾病》,J.Biol。系统。,11, 1, 101-112 (2003) ·Zbl 1041.92034号
[26] 帕尼格拉希,S。;Chand,S。;Balamulthitharan,S.,分数阶时滞非线性金融系统的稳定性和Hopf分岔分析,数学。方法应用。科学。,44, 18, 14393-14403 (2021) ·Zbl 1479.91381号
[27] Peng,Y.H。;Zhang,G.Y.,具有群体行为和非局部猎物竞争的捕食者-食饵模型的动力学分析,数学。计算。模拟,170,366-378(2020)·Zbl 1510.92180号
[28] Podlubny,I.,分数微分方程(1999),学术出版社:纽约学术出版社·Zbl 0918.34010号
[29] Rihan,F.A。;Rajivganthi,C.,具有Holling类型III和捕食者间感染的捕食系统分数阶延迟微分模型动力学,混沌孤子分形,141,1,文章110365 pp.(2020)·兹比尔1496.92095
[30] Tabouche,N。;伯海尔,A。;Matar,M.M.,mathieu分数阶微分方程解的存在性和稳定性分析及其在某些物理现象上的应用,伊朗。科学杂志。Technol公司。A.,45,3,973-982(2021)
[31] Tang,Y.H.先生。;肖,M。;蒋国平。;Lin,J.X。;曹建德。;郑伟新,分数阶拥塞控制系统Hopf分岔的分数阶PD控制,非线性动力学。,90, 3, 2185-2198 (2017) ·Zbl 1380.93122号
[32] 陶,B.B。;肖,M。;蒋国平。;Sun,Q.S.,通过PID控制器实现小世界时滞网络的分岔控制,亚洲J.control,22,2,818-830(2020)
[33] 王,X.D。;彭,M。;Liu,X.Y.,具有两个时滞和holling III型功能反应的比率依赖型捕食者-食饵模型的稳定性和hopf分支分析,Appl。数学。计算。,268, 496-508 (2015) ·Zbl 1410.37082号
[34] Wang,X.H。;王,Z。;Xia,J.W.,具有不可公度阶的时滞分数阶生态流行病学模型的稳定性和分岔控制,J.Franklin Inst.,356,15,8278-8295(2019)·Zbl 1423.92240号
[35] 肖,M。;蒋国平。;曹建德。;Zheng,W.X.,双重拥塞控制算法延迟分数阶动态模型的局部分岔分析,IEEE-CAA。《自动杂志》,4,2,361-369(2017)
[36] 肖,M。;郑伟新。;蒋国平。;Cao,J.D.,带Caputo导数的分数阶递归神经网络中Hopf分岔产生的无阻尼振荡,IEEE Trans。神经网络。学习。系统。,26, 12, 3201-3214 (2015)
[37] 肖,M。;郑伟新。;Lin,J.X。;蒋国平。;赵立德。;Cao,J.D.,延迟分数阶小世界网络中Hopf分叉的分数阶PD控制,J.Franklin Inst.,354,1727643-7667(2017)·Zbl 1380.93123号
[38] 徐长杰。;奥伊提,C。;Liu,Z.X。;李,P.L。;Yao,L.Y.,化学中分数阶耦合oregonator模型中延迟引起的分歧,Match-Commun。数学。计算。化学。,88, 371-396 (2022) ·Zbl 1505.92319号
[39] 徐长杰。;刘振新。;廖,M.X。;李,P.L。;肖庆明。;Yuan,S.,具有多重延迟的分数阶双向联想记忆(BAM)神经网络:Hopf分岔的案例,应用。数学。计算。,182, 471-494 (2021) ·Zbl 1524.92014年
[40] Yang,Y.,带时滞的两竞争对手单食饵系统的Hopf分岔,应用。数学。计算。,214, 228-235 (2009) ·Zbl 1181.34090号
[41] Yen,H.L。;Sit,T.H.C。;Brackman,C.J。;Chuk,S.S.Y。;Gu,H.G.,SARS-CoV-2δ变异体(AY.127)从宠物仓鼠向人类的传播,导致人与人之间的传播:案例研究,《柳叶刀》,399,10329,1070-1078(2022)
[42] 袁杰。;赵立中。;黄,C.D。;Xiao,M.,包含两个不相同时滞的分数捕食者-食饵模型的稳定性和分岔分析,数学。计算。模拟,181,562-580(2021)·Zbl 1524.34173号
[43] 张,Z.Z。;邹,J.C。;Upadhyay,R.K。;Rahman,G.U.,无线传感器网络中蠕虫传播的多延迟流行病模型,结果物理。,第19条,第103423页(2020年)
[44] 赵立伟。;杜,J.G。;王庆伟,有限理性多市场古诺博弈复杂动力学的非线性分析与混沌控制,数学。计算。模拟,162,45-57(2019)·Zbl 07316688号
[45] 周,W.G。;黄,C.D。;肖,M。;Cao,J.D.,分数阶时滞捕食者-食饵模型中分岔控制的混合策略,Phys。A、 515183-191(2019)·Zbl 1514.34114号
[46] 周,S.R。;Liu,Y.F。;Wang,G.,受Allee效应影响的捕食者-食饵系统的稳定性,Theor。大众。《生物学》,67,1,23-31(2005)·Zbl 1072.92060号
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