基于Lotka-Volterra模型的复杂校园安全系统的研究

发布时间：2017-03-19 09:02

  本文关键词：基于Lotka-Volterra模型的复杂校园安全系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高校作为培养知识精英和顶尖人才的重要基地,承担着为广大学生提供优质高等教育资源并营造和谐学习环境的重要责任。近年来,随着高校的不断发展,高校校园安全问题日益突出,其主要表现形式有:盗窃案件、交通事故、火灾、群体事件等。此类恶性事件严重影响了高校科研学习的正常秩序,威胁着高校校园的安全,对校园乃至社会造成了恶劣的影响。相较于校园的安全配备设施和安全环境氛围,校园内的人群对校园安全的影响占据主要地位,而主导校园内个体安全行为的主要因素是其安全意识。因此,借鉴自然生态系统,利用生态学中Lotka-Volterra竞争模型的相关知识,本文建立了复杂校园安全系统,将校园内群体分为具有正确校园安全意识的群体和具有错误校园安全意识的群体并进行了相关讨论。一方面,对复杂校园安全系统建立的模型方程进行理论分析,利用雅各比矩阵分析判定模型方程平衡点的稳定条件。由于替代因子a、b的取值不同,复杂校园安全系统中的两种群存在互惠关系、捕食关系、竞争关系此三类不同的关系。在对不同系统情况细致分类的基础上,利用判据分别讨论了各系统中平衡点的稳定情况。另一方面,考虑到校园无机环境因素不可忽视的作用,将系统模型分为不考虑校园无机环境因素影响的确定型模型和考虑无机环境因素影响的随机型模型。通过搭建SIMULINK模型,将理论方程转化为仿真模型,并分别对确定型模型和随机型模型进行仿真,不但探讨相关关参数对系统的影响,而且得到不同系统下具有正确校园安全意识的群体和具有错误校园安全意识的群体各自的发展趋势曲线,并判断其是否符合校园安全的实际发展情况。除此之外,利用2003年中央财经大学抗击“非典”的案例进行实证分析,根据事件的发展将其分为两个阶段,细致讨论每一阶段中各参数的变化情况,并绘制出在此事件中具有正确校园安全意识的群体和具有错误校园安全意识的群体的大致发展曲线,得到的实际曲线与仿真曲线基本一致,事件的发展过程很好的契合了模型。最后总结相关结论,并对高校校园安全的建设工作提出建议。
【关键词】：校园安全 复杂系统 Lotka-Volterra模型 SIMULINK仿真
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：G647;TP391.9
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 选题背景10
• 1.2 校园安全问题的国内外研究现状10-13
• 1.2.1 引言10-11
• 1.2.2 国外研究现状11
• 1.2.3 国内研究现状11-13
• 1.3 Lotka-Volterra模型的国内外研究现状13-15
• 1.4 论文组织安排与创新点15-17
• 1.4.1 组织安排15-16
• 1.4.2 创新点16-17
• 第二章 复杂校园安全系统的相关概念17-23
• 2.1 校园安全系统的复杂性17
• 2.2 复杂校园安全系统的构成及特点17-20
• 2.3 生物种群基础知识20-22
• 2.3.1 Logistic模型20-21
• 2.3.2 Lotka-Volterra模型21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 复杂校园安全系统的理论分析23-34
• 3.1 复杂校园安全系统模型框架23-26
• 3.1.1 确定型模型框架23-25
• 3.1.2 随机型模型框架25-26
• 3.2 不同关系下复杂校园安全系统模型分析26-32
• 3.2.1 互惠系统27-28
• 3.2.2 捕食系统28-29
• 3.2.3 竞争系统29-32
• 3.3 本章小结32-34
• 第四章 复杂校园安全系统的仿真及实例验证34-55
• 4.1 SIMULINK中模型的搭建34
• 4.1.1 确定型模型34
• 4.1.2 随机型模型34
• 4.2 确定型模型的模拟仿真34-43
• 4.2.1 替代因子对校园安全影响的仿真分析35-37
• 4.2.2 初始人数对校园安全影响的仿真分析37
• 4.2.3 内禀增长率对校园安全影响的仿真分析37-38
• 4.2.4 互惠系统的仿真分析38-39
• 4.2.5 捕食系统的仿真分析39-40
• 4.2.6 竞争系统的仿真分析40-43
• 4.3 随机型模型的模拟仿真43-49
• 4.3.1 高斯白噪声强度参数对校园安全影响的仿真分析43-45
• 4.3.2 随机型互惠系统的仿真分析45-46
• 4.3.3 随机型捕食系统的仿真分析46-47
• 4.3.4 随机型竞争系统的仿真分析47-49
• 4.4 实例验证49-53
• 4.4.1 实例简介49-51
• 4.4.2 实例分析51-53
• 4.5 本章小结53-55
• 第五章 结论与建议55-59
• 5.1 复杂校园安全系统的相关结论55-56
• 5.2 复杂校园安全系统的相关建议56-57
• 5.3 复杂校园安全系统的其他问题57-58
• 5.4 本章小结58-59
• 参考文献59-61
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况61-62
• 致谢62-63
• 作者简介63-64

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本文编号：255794