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专利号: 2021103332210
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-07-20
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于泰勒展开优化的种群平衡方法,其特征是具体步骤如下:步骤1,选择功能反应函数,建立数学模型;

步骤2,求解宿主和寄生物物种模型的平衡点;

步骤3,以平衡点为圆心画圆,得到泰勒展开式;

步骤4,求解圆在半径并进行分析、优化;

步骤5,通过局部渐进稳定定理,得到物种平衡的区域。

2.如权利要求1所述基于泰勒展开优化的种群平衡方法,其特征是:步骤1具体如下:在所述的数学模型中,拟定一般的宿主——寄生模型为:其中,Xn为第n代宿主的种群数量,Yn为第n代寄生物的种群数量,λ为宿主的出生率(λ>

1), 即宿主逃脱寄生物的概率;将功能反应函数代入式(2.1)得到

其中,集中度指数为 当 趋近与0时,上式则成为尼科尔森·贝利模型。

3.如权利要求2所述一种基于泰勒展开优化的种群平衡方法,其特征是:步骤2具体如下:令宿主和寄生物的平衡点分别为Xe和Ye,可得Xn+1=Xn=Xe,Yn+1=Yn=Ye            (2.3)通过联立式(2.2)和(2.3),分别求解出两个种群的平衡点

4.如权利要求3所述一种基于泰勒展开优化的种群平衡方法,其特征是:步骤3具体如下:令F(xn,yn)=Xn+1,G(xn,yn)=Yn+1,求偏导可得,令 在平衡点附近泰勒展开,可以得到其中,0<θ<1;对F(xn,yn)和G(xn,yn)进行偏导,再将平衡点代入,可以得到

5.如权利要求4所述一种基于泰勒展开优化的种群平衡方法,其特征是:步骤4具体如2

下:以平衡点为中心,设半径 计算与平衡点之间的欧式距离V:令 求B的特征值,

即|B‑αI|=0,得到

令N1=max(n3,n4,n5)=n4,N2=max(m3,m4,m5)=m5,式(2.16)简化成从而求解出圆的半径:

步骤5具体如下:当宿主和寄生物的种群初始数量处在以平衡点为中心,半径为V的圆内时,两个种群将达到生态平衡;反之,生态系统失去平衡;

根据局部渐进稳定定理,将矩阵A代入|trA|<detA+1<2,可以得到物种达到生态平衡的充要条件:

6.一种基于泰勒展开优化的种群平衡系统,其特征是包括如下模块:建模模块:用于选择功能反应函数,建立数学模型;

求解模块:用于求解宿主和寄生物物种模型的平衡点;

画圆模块:用于以平衡点为圆心画圆,得到泰勒展开式;

分析、优化模块:用于求解圆在半径并进行分析、优化;

结果获取模块:用于通过局部渐进稳定定理,得到物种平衡的区域。

7.如权利要求6所述基于泰勒展开优化的种群平衡系统,其特征是:建模模块中,在所述的数学模型,拟定一般的宿主——寄生模型为:其中,Xn为第n代宿主的种群数量,Yn为第n代寄生物的种群数量,λ为宿主的出生率(λ>

1), 即宿主逃脱寄生物的概率;将功能反应函数代入式(2.1)得到

其中,集中度指数为 当 趋近与0时,上式则成为尼科尔森·贝利模型。

8.如权利要求7所述一种基于泰勒展开优化的种群平衡系统,其特征是:求解模块中,令宿主和寄生物的平衡点分别为Xe和Ye,可得Xn+1=Xn=Xe,Yn+1=Yn=Ye          (2.3)通过联立式(2.2)和(2.3),分别求解出两个种群的平衡点

9.如权利要求8所述一种基于泰勒展开优化的种群平衡系统,其特征是:画圆模块中,令F(xn,yn)=Xn+1,G(xn,yn)=Yn+1,求偏导可得,令 在平衡点附近泰勒展开,可以得到其中,0<θ<1;对F(xn,yn)和G(xn,yn)进行偏导,再将平衡点代入,可以得到

10.如权利要求9所述一种基于泰勒展开优化的种群平衡系统,其特征是:结果获取模2

块中,以平衡点为中心,设半径 计算与平衡点之间的欧式距离V:令 求B的特征值,

即|B‑αI|=0,得到

令N1=max(n3,n4,n5)=n4,N2=max(m3,m4,m5)=m5,式(2.16)简化成从而求解出圆的半径:

当宿主和寄生物的种群初始数量处在以平衡点为中心,半径为V的圆内时,两个种群将达到生态平衡;反之,生态系统失去平衡;

根据局部渐进稳定定理,将矩阵A代入|trA|<detA+1<2,可以得到物种达到生态平衡的充要条件: