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《山东大学学报(理学版)》 ›› 2022, Vol. 57 ›› Issue (1): 69-76.doi: 10.6040/j.issn.1671-9352.0.2021.223

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基于扩散和尺度结构竞争种群模型的最优控制

李娜,雒志学*   

  1. 兰州交通大学数理学院, 甘肃 兰州 730070
  • 发布日期:2021-12-21
  • 作者简介:李娜(1996— ),女,硕士研究生,研究方向为生物数学及最优控制理论. E-mail:ln96713@126.com*通信作者简介:雒志学(1963— ),男,博士,教授,博士生导师,研究方向为生物数学及最优控制理论. E-mail:luozhix@263.net
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目(11561041)

Optimal control for competing species with diffusion and size-structure

LI Na, LUO Zhi-xue*   

  1. School of Mathematics and Physis, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, Gansu, China
  • Published:2021-12-21

摘要: 研究了一类具有空间扩散和尺度结构竞争种群系统的最优控制问题。首先通过比较原理和不动点定理得到非负解的存在惟一性,然后用Mazur定理推导出最优控制的存在性,最后在共轭系统的基础上应用法锥定义给出最优性条件。

关键词: 空间扩散, 尺度结构, 最优控制, 竞争系统

Abstract: The optimal control of a competitive population system with diffusion and size-structure is studied. Firstly, the existence and uniqueness of non-negative solution are obtained by comparison principle and the fixed point theorem. Secondly, Mazur theorem is used to prove the existence of optimal control. Finally, the optimality conditions are given by means of the normal cone definition and an adjoint system.

Key words: diffusion, size-structure, optimal control, competition

中图分类号: 

  • O175.1
[1] ANITA S. Analysis and control of age-dependent population dynamics[M]. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2000.
[2] 雒志学,李沐春. 具有扩散和年龄结构种群动力系统的最优控制[J]. 工程数学学报, 2006, 23(4):641-646. LUO Zhixue, LI Muchun. Optimal control for linear population dynamics with age-dependence spatial structure and diffusion[J]. Chinese Journal of Engineering Mathematics, 2006, 23(4):641-646.
[3] ZHAO Chun, WANG Miansen, ZHAO Ping. Optimal harvesting problems for age-dependent interacting species with diffusion[J]. Applied Mathematics and Computation, 2005, 163(1):117-129.
[4] 吴秀兰,付军.具有年龄结构和空间扩散的捕食与被捕食种群系统的最优控制[J]. 吉林大学学报(理学版), 2010, 48(4):545-550. WU Xiulan, FU Jun. Optimal control for age-dependent predator-prey population dynamics with diffusion[J]. Journal of Jilin University(Science Edition), 2010, 48(4):545-550.
[5] 刘江壁,雒志学.具有年龄结构非线性扩散系统的最优控制[J]. 山东大学学报(理学版), 2016, 51(5):136-142. LIU Jiangbi, LUO Zhixue. Optimal control for a nonlinear diffusion system with age-dependent[J]. Journal of Shangdong University(Natural Science), 2016, 51(5):136-142.
[6] 申柳肖,赵春. 基于尺度结构的竞争种群系统的最优输入率控制[J]. 山东大学学报(理学版), 2018, 53(7):21-29. SHEN Liuxiao, ZHAO Chun. Optimal control for inputting rate of a size-structure competitive system[J]. Journal of Shangdong University(Natural Science), 2018, 53(7):21-29.
[7] 冯变英,李秋英.一类基于个体尺度的种群模型的适定性及最优不育控制策略[J]. 系统科学与数学, 2016, 36(2):278-288. FENG Bianying, LI Qiuying. Optimal contraception control for a size-structured population model[J]. Journal of Systems Science and Mathematical Sciences, 2016, 36(2):278-288.
[8] 梁丽宇,雒志学. 基于尺度结构的捕食-食饵种群系统的最优收获率[J]. 系统科学与数学, 2019, 39(5):823-830. LIANG Liyu, LUO Zhixue. The optimal harvest rate for a predator-prey system with size-structure[J]. Journal of Systems Science and Mathematical Sciences, 2019, 39(5):823-830.
[9] 刘炎,何泽荣. 具有size结构的捕食种群系统的最优收获策略[J]. 数学物理学报, 2012, 32A(1):90-102. LIU Yan, HE Zerong. Optimal harvesting of a size-structured predator-prey model[J]. Acta Mathematica Scientia, 2012, 32A(1):90-102.
[10] 刘炎,何泽荣. 一类基于尺度结构的种群系统的最优收获[J]. 系统科学与数学, 2015, 35(4):459-471. LIU Yan, HE Zerong. Optimal harvesting for a population system with body size[J]. Journal of Systems Science and Mathematical Sciences, 2015, 35(4):459-471.
[11] 章颖,何泽荣. 尺度结构竞争系统模型的最优收获策略[J]. 杭州电子科技大学学报, 2012, 32(6):198-200. ZHANG Ying, HE Zerong. Optimal harvesting strategy of a size-structured competitive system model[J]. Journal of Hangzhou Dianzi University, 2012, 32(6):198-200.
[12] BOUCEKKINE R, HRITONENKO N, YATSENKO Y. Optimal control of age-structured populations in economy, demograph, and the environment[M]. London: Routledge Taylor & Francis Group, 2011.
[13] BARBU V, IANNELLI M. Optimal control of population dynamics[J]. Journal of Optimization Theory & Applications, 1999, 102(1):1-14.
[1] 郑秀娟,雒志学,张昊. 基于尺度结构的非线性竞争种群的最优控制[J]. 《山东大学学报(理学版)》, 2021, 56(11): 51-60.
[2] 徐阳,赵春. 基于等级结构的竞争种群系统的最优控制问题[J]. 《山东大学学报(理学版)》, 2021, 56(11): 61-70.
[3] 杨彩杰,孙同军. 抛物型最优控制问题的Crank-Nicolson差分方法[J]. 《山东大学学报(理学版)》, 2020, 55(6): 115-121.
[4] 张萍,雒志学. 依赖尺度结构的竞争种群的最优出生率控制[J]. 《山东大学学报(理学版)》, 2020, 55(11): 18-25.
[5] 郑瑞瑞,孙同军. 一类捕食与被捕食模型最优控制问题的有限元方法的先验误差估计[J]. 《山东大学学报(理学版)》, 2020, 55(1): 23-32.
[6] 梁丽宇,雒志学. 周期环境中具有尺度结构的两种群系统的最优控制[J]. 《山东大学学报(理学版)》, 2019, 54(9): 69-75.
[7] 申柳肖,赵春. 基于尺度结构的竞争种群系统的最优输入率控制[J]. 山东大学学报(理学版), 2018, 53(7): 21-29.
[8] 曹雪靓,雒志学. 污染环境下森林发展系统的最优控制[J]. 山东大学学报(理学版), 2018, 53(7): 15-20.
[9] 张泰年,李照兴. 一类退化抛物型方程反问题的收敛性分析[J]. 山东大学学报(理学版), 2017, 52(8): 35-42.
[10] 刘江璧,雒志学. 具有年龄结构非线性扩散系统的最优控制[J]. 山东大学学报(理学版), 2016, 51(5): 136-142.
[11] 聂天洋,史敬涛. 完全耦合正倒向随机控制系统的动态规划原理与最大值原理之间的联系[J]. 山东大学学报(理学版), 2016, 51(5): 121-129.
[12] 蔡超. 一类Kolmogorov型方程的系数反演问题[J]. 山东大学学报(理学版), 2016, 51(4): 127-134.
[13] 张秋华, 刘利斌, 周恺. 时滞非局部扩散Lotka-Volterra 竞争系统行波解的存在性[J]. 山东大学学报(理学版), 2015, 50(01): 90-94.
[14] 卢拉拉,窦家维. 一类具有比例和常数脉冲收获的周期竞争系统周期解的存在性[J]. J4, 2012, 47(9): 98-104.
[15] 于永胜,宫召华,刘重阳. 微生物批式流加发酵中的最优控制[J]. J4, 2011, 46(11): 117-121.
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