论文部分内容阅读
化学杀虫剂在害虫防治中产生的负效应已经引起人们的广泛重视,生物控制在控制种群数量方面已成为研究的热点。其中“害虫—天敌”系统的研究是开展生物防治和害虫管理的理论基础。采用微分方程描述生物种群发展过程是研究多种群模型的主要方法之一。目前,对多种群动力学系统的研究主要集中在模型的构建和模型的理论分析上,对模型的参数确定及其系统仿真的研究主要通过假定参数,再对其进行系统仿真模拟。为此,本文以三种群模型为背景,以数值计算和系统仿真理论为基础,给出一种参数估计及系统仿真的具体方法。并用此方法对小菜蛾及其两类自然天敌的三种群系统,进行参数确定和系统仿真模拟。本文的主要内容为:
1.基于观测数据的参数估计算法
在已有观测数据条件,首先应用灰色估计法给出模型的参数的初始解。再采用数值积分法和高斯—牛顿算法计算模型的参数。为了减少高斯—牛顿算法对初值的依赖性,通过引入阻尼因子,使用阻尼最小二乘法(麦夸尔特法)进行参数的迭代求解,以此增加收敛速度。
2.模型的仿真
在采用前面方法求出精确参数后,利用Matlab中的Simulink对系统进行仿真。先将种群模型用图形化模块表示,每一个模块都代表一组数学方程组,定义种群的状态。然后Simulink通过模拟定义状态的模块来完成系统的仿真。
3.小菜蛾种群、寄生性天敌和捕食性天敌三种群系统仿真
在分析了小菜蛾及其天敌的关系的基础上,建立了小菜蛾种群、寄生性天敌、捕食性天敌三种群的动力学模型。本文基于已有数据的情况下,运用参数估计算法得到该模型的精确参数值,并用Simulink对系统进行仿真建模。
从仿真的过程和结果得出,小菜蛾种群、寄生性天敌和捕食性天敌三种群随时间的推移,其中小菜蛾种群、寄生性天敌存在平衡状态,能持续生存,而捕食性天敌则在该系统中趋于灭绝。