控制理论在种群生态系统中的应用研究

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本文则主要探讨如何利用控制理论中的反步设计法、反馈控制法、脉冲控制等对若干种群动力学模型的稳定性与永久持续起到的作用,并利用计算机软件对控制效果进行必要的数值模拟,为控制理论在种群动力学中的应用提供一些实际方法。 主要工作有以下几个方面: 1.人工鱼类饲养和海洋渔业捕捞大多是以某固定种类的鱼类资源为对象展开的生产活动,如果捕捞数量超过种群增长数量就会导致该种群无法长期存在,从而影响长期收益。本文针对两种常见的捕获方式进行了研究,给出了不同捕获方式下系统的长期稳定性,得到了相对容易操作并且能保证长期获取收益的捕获方法。 2.经典的Lotka-Volterra二维捕食系统本身在原平衡点处不存在全局渐近稳定性的,本文采用Backstepping反步设计方法研究了该模型的全局稳定化问题,得到了使闭环系统在正平衡点处全局渐近稳定的控制律,其控制效果得到了数值模拟的验证。 3.Lotka-Volterra二维捕食系统和竞争系统在系统自身的平衡点处也不是渐近稳定的,有必要利用外界的控制手段使其达到渐近平衡的状态。本文采用控制理论中的两种不同的控制手段——输出反馈控制和状态反馈控制分别对捕食系统和竞争系统模型进行了控制效果研究,得到了使系统渐近稳定的控制律。 4.环境污染有时对生物系统带来的危害是毁灭性的,因此很有必要研究在污染状态下生物系统的发展方向和应对措施。本文针对大容量污染环境中二维捕食反馈控制系统的变化趋势展开研究,获得了使闭环系统全局一致有界和永久持续生存的控制律。
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