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基于不连续阈值控制的蚊媒传染病模型的动力学研究

批准号:
12326357
项目类别:
数学天元基金项目
资助金额:
10.0 万元
负责人:
李文杰
依托单位:
学科分类:
常微分方程
结题年份:
2024
批准年份:
2023
项目状态:
已结题
项目参与者:
李文杰

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
近年来,不连续系统在工程、生物及物理等领域得到广泛的应用。针对状态脉冲微分动力系统,本项目主要从两个方面进行研究。1)基于脉冲微分系统的理论,拟改进和推广拟庞加莱映射法寻找状态依赖的脉冲微分方程的阶K周期解的证明方法。尤其阶-2周期解的证明方法;寻找微分方程的轨迹稳定的判定方法和有限时间稳定的方法,寻找状态脉冲微分方程的同宿分岔条件。2)将上述的理论方法应用到具有状态脉冲控制的蚊媒生物系统中,研究系统的复杂动力学,并给出其生物意义。预期研究结果将可促进不连续微分方程理论的进一步发展,也可为解决生物工程领域中的实际问题提供理论依据和有效方法。
英文摘要
In recent years, discontinuous systems have been widely used in engineering, biology and physics. Aiming at the state impulsive differential dynamic system, this project mainly studies from two aspects. 1) Based on the theory of impulsive differential system, we propose to improve and extend the quasi-Poincare mapping method to find the order-K periodic solution of the state-dependent impulsive differential equation. Especially the proof method of th order-2 periodic solution; The method of determining trajectory stability and finite-time stability of differential equation is discussed. The condition of homoclinic bifurcation of state impulsive differential equation is investigated. 2) Apply the above theoretical methods to a mosquito-population biological system with state impulsive control, study the complex dynamics of the system, and give its biological significance. It is expected that the research results will promote the further development of discontinuous differential equation theory and provide theoretical basis and effective method for solving practical problems in the field of bioengineering.
本项目围绕不连续阈值策略的蚊媒传染病模型的动力学核心问题,探讨生物数学领域中的国际前沿理论问题和基于不连续阈值的蚊媒控制策略,并把理论成果应用于疾病控制与预防等领域.通过建立驱动的数学模型,结合常微分方程,泛函微分方程去研究生物数学问题,并带有 Wolbachia 的蚊群的传播模型的复杂动力学行为,特别是包括周期解的唯一性、阶-2周期解,以及行波解(轨迹稳定的判定方法和有限时间稳定的等).通过本项目研究得到的主要研究结果:(1)建立了基于只有性活跃的不育蚊子影响,研究了野生和不育蚊子相互作用和具有时滞模型动力学,与以往的释放蚊子不同,考虑释放的措施是开始线性率增加当达到一定阈值时转而按线性率减少的释放直到为零.利用初始函数求解了时滞模型是对应方程的无延迟解,称之为“好”解.利用这些“好”解,得到了全局渐近稳定的时滞模型充分的和的平凡解和唯一周期解的必要条件.(2)不考虑蚊子性活跃周期,建立了具有比率依赖的脉冲影响下野外蚊子的时滞动力学模型,得到基于脉冲微分系统的理论阶-2周期解和轨迹和有限时间稳定动力学.给出状态脉冲蚊媒传染病微分系统的同宿分岔条件分析.(3)建立一类登革热扩散传播模型,并给出模型的基本再生数和最小波速,讨论基本再生数和最小波速对模型的周期行波解存在性的影响.其次,给出模型解的存在区间和证明周期行波解的存在性.讨论在特定情况下模型行波解的不存在性.(4)本项目依托访问单位的平台和合作导师的大力支持,拟定的研究目标已经初步完成,取得了一些有意义的成果.本项目发表SCI论文3篇,在投2篇.通过与广州大学合作导师的合作研究,极大提高了申请人的科学研究水平,培养了申请人发现科学问题解决问题的能力.申请人成功招收2名硕士研究生,对昆明理工大学学科带头人的培养以及博士点学科的申报都有非常重要的促进作用.
基于不连续控制策略的生物微分系统的动力学研究
  • 批准号:
    12361037
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    27万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    李文杰
  • 依托单位:
国内基金
海外基金