矩封闭和回归技术在蚜虫防控中的应用研究
矩封闭和回归技术在蚜虫防控中的应用研究
【摘要】： 蚜虫因为生存能力强、繁衍速度快等特点,对农作物的生产及树木的生长造成巨大的损失,因此蚜虫的预防和控制问题一直是农业及林业管理中的一个热门研究课题。在重多的研究中,该领域基于常微分方程模型的理论研究已经相当成熟,但其忽略了随机过程的影响。本文基于前人的研究基础,进行更加深入的探索,研究了在不同控制策略下基于离散随机过程模型的蚜虫最佳脉冲优化控制问题。希望寻求一个最佳的控制策略确保蚜虫的数量控制效果最佳,并且投入的成本最少。针对两类优化问题采取两种不同的求解方法:1)在优化喷洒农药的控制策略中,通过矩封闭技术将随机过程模型转化成一系列关于状态矩的微分方程,利用最优控制理论、精确罚函数、时间尺度转换等理论获得最佳的控制策略。2)在投放不育蚜虫和喷洒农药的综合害虫治理方法中,通过对数回归模型建立控制变量与状态矩之间的关系,利用吉莱斯皮算法和最小二乘法将问题转化成一个标准的约束优化问题,使用传统的优化方法求解出最优的参数值。仿真实验结果表明,两种控制策略都能将蚜虫控制在经济阈值之下,但是从投资成本和控制效果方面来看,综合害虫治理方法明显要优于只喷洒农药的情况。此外,考虑了应用RNAi技术生产不育蚜虫的控制问题,并分析将不育蚜虫投放到自然生态环境中对野生蚜虫数量造成的影响。本文就蚜虫预防和控制问题,研究了蚜虫繁衍模型的随机动力学行为以及优化控制方法,拓展了离散随机过程模型的研究内容,对今后实际的蚜虫治理研究具有一定的指导意义。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
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