Study of Partial Differential Equation Derived from Population Dynamics with Age Structuring and Diffusion
No Thumbnail Available
Date
2021
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Saudi Digital Library
Abstract
The current research studies the null controllability of an infinite dimensional linear system describing the classical Lotka-McKendrick system of the population dynamics with age structure and spatial diffusion. The active period of ages which we need to control can be small and do not need to apply control for ages a neighbourhood of zero, precisely the active in our case for ages a ∈ (a1, a2) where a1 ∈ [0, aM) and a2 ∈ (a1, aM], before the individuals start to reproduce. We have proven that the population can be driven into zero in a uniform time, excluding some interval of low ages. We proved that by rewriting the system as evolution system on Hilbert space by using semigroup theory to apply a Hilbert Uniqueness Method which is based on Riesz Representation Theorem to find the associate adjoint semigroup to take advantage of the fact that null cotrollability of a linear system is equivalent to the final-state observability inequality of the adjoint system. The controllability of the Lotka-McKendrick equation was achieved by impulsive control by the Event Triggered Method. Moreover, some numerical illustrations were provided to confirm the applicability of our results.
Description
في هذه الرسالة ندرس قابلية التحكم لنظام خطي لا نهائي الأبعاد، نظام Lotka-McKendrick الكلاسيكي لديناميكية السكان مع البنية العمرية والانتشار المكاني نوضح أنه يمكن أن تكون الفترة النشطة للأعمار التي نحتاج إلى التحكم فيها صغيرة ولا نحتاج إلى تطبيق التحكم للأعمار في القريبة من الصفر ، لقد أثبتنا أنه يمكن دفع السكان إلى الصفر في وقت موحد ، باستثناء بعض الفواصل من الأعمار المنخفضة. وقد أثبتنا ذلك بإعادة كتابة النظام كنظام تحكم في فضاء Hilbert space باستخدام نظرية semigroup لتطبيق طريقة Hilbert Uniqueness Method والتي تعتمد على حقيقة أن قابلية التحكم الصفري للنظام الخطي تعادل عدم المساواة في الحالة النهائية لفترة الملاحظة . ايضًا اثبتنا أن نظام Lotka McKendrick مستقر بشكل كبير بمعدل تقارب يمكن اختياره مسبقًا ، من خلال طريقة impulsive ETIC Event Triggered Method)، وقد تبين أنه يمكن للمرء أن يوجه الحل نحو الحل المرجعي المختار قمنا بعمل إيضاحات عددية للمشكلة على شبكة موحدة في الزمان والمكان لضمان فعالية التحكم في الانفعالات لدينا ، وتم اختبارها على مجموعتين مرجعيتين مختلفتين. -