当前位置:主页 > 科技论文 > 数学论文 >

GA算法在SIR模型参数估计中的应用

发布时间:2018-03-18 13:41

  本文选题:SIR模型 切入点:生灭过程 出处:《山东大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:本文主要介绍了生物数学中一个经典的舱室传染病模型亦即SIR模型,目标是确定当给定原始传染数据时利用GA算法实现参数的优化反演,从而得到参数传染系数、恢复系数及基本再生率与基本再生数,进而对传染病本身的流行趋势和防治措施给出相应的参考价值。文章首先介绍了传染病动力学模型的历史发展及研究意义,综述了动力学在传染病预防控制上的优势与必要性。文章第二部分给出了基本的概念定义和理论铺垫,以随机过程-马氏过程-生灭过程为概念递进,有序给出了各自的定义及其继承式发展,以带移入的生灭过程为出发点进入下一部分的讨论;后续讨论了BDI(λ,μ,v)过程的统计推断,以对BDI过程的模拟、参数向量的估计及其数值解求解为线展开。对BDI过程的模拟采用了经典的Gillespie'sAlgithm算法;参数向量的估计是建立在推导出的似然函数上,并且在求解过程中未得到λ,v的显式解;然后给出了三种意义下可行的参数估计方法,包括遗传算法的应用。文章第三部分主要以遗传算法实现传染病动力学模型SIR模型参数反演为主。首先给出了经典的传染病动力学模型SIR模型的概念及微分方程;接下来对固定参数下的SIR过程实现路径模拟,分别给出了ODE路径下的模拟和BDI路径下的模拟;本部分的重点是对于遗传算法的介绍及其在在参数反演中的应用,给出了遗传算法的概念,详细分析了遗传算法中涉及到的一个函数三个算子的实施细节,其中一个函数指的是算法中适应度函数的确定,三个算子指的是选择算子、交叉算子、变异算子,是算法运行中必须给出的三个关键运行主体,是种群进化的潜在操盘手。文末以某寄宿制学校爆发的大范围的流感为SIR模型主体,其基本符合该模型的假设,对该流感的传染系数、恢复系数、基本再生率给出了G 算法下的参数反演结果,与参考文献中采取其他方法得到的参数估值相近,肯定了GA算法在该模型行参数中估计中的适用性和稳定性。
[Abstract]:In this paper, a classical cabin infectious disease model in biological mathematics, known as SIR model, is introduced. The purpose of this model is to determine the optimal inversion of parameters by GA algorithm when given original infectious data, so as to obtain the parameter contagion coefficient. The recovery coefficient, the basic regeneration rate and the number of basic regeneration are given, and the corresponding reference value is given for the epidemic trend of the infectious disease itself and the prevention and control measures. Firstly, the paper introduces the historical development and research significance of the dynamic model of infectious disease. This paper summarizes the advantages and necessity of dynamics in the prevention and control of infectious diseases. In the second part of the paper, the basic conceptual definition and theoretical foundation are given. The concept of stochastic process-Markov process-birth and death process is taken as the concept of progression. In this paper, the definitions and their inherited development are given in order, the birth and death process with migration is taken as the starting point to enter the next part of the discussion, and the statistical inference of the BDI (位, 渭 v) process is discussed in order to simulate the BDI process. The estimation of parameter vector and its numerical solution are linear expansion. The classical Gillespie'sAlgithm algorithm is used in the simulation of BDI process, the estimation of parameter vector is based on the derived likelihood function, and the explicit solution of 位 v is not obtained in the process of solution. Then three feasible parameter estimation methods are given. In the third part, the parameter inversion of SIR model of infectious disease dynamics model based on genetic algorithm is introduced. Firstly, the concept and differential equation of classical SIR model of infectious disease dynamics model are given. Then the path simulation of SIR process under fixed parameters is given, and the simulation of ODE path and BDI path is given respectively. The emphasis of this part is the introduction of genetic algorithm and its application in parameter inversion. The concept of genetic algorithm is given, and the implementation details of three operators of a function involved in genetic algorithm are analyzed in detail. One function refers to the determination of fitness function in the algorithm, and the three operators refer to the selection operator, the crossover operator. Mutation operator is the three key operators that must be given in the operation of the algorithm, and is the potential operator of population evolution. In the end of this paper, a large scale influenza outbreak in a boarding school is taken as the main body of the SIR model, which basically accords with the assumption of the model. The parameter inversion results under G algorithm are given for the infection coefficient, recovery coefficient and basic regeneration rate of the influenza, which are similar to the parameter estimates obtained by other methods in the reference. The applicability and stability of GA algorithm in the estimation of line parameters of the model are confirmed.
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O175

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张文修,梁怡;遗传算法的数学基础[J];西安交通大学学报;2000年10期

2 陈琨;张志明;;一种改进遗传算法的设计与实现[J];贵州大学学报(自然科学版);2006年01期

3 胡兰萍;黄海斌;;遗传算法及其在化学领域中的应用[J];海南师范学院学报(自然科学版);2006年03期

4 王珊珊;;遗传算法的理论基础及应用[J];科协论坛(下半月);2008年09期

5 高翔;海洋;;遗传算法应用[J];赤峰学院学报(自然科学版);2009年03期

6 刘定理;;遗传算法综述[J];中国西部科技;2009年25期

7 欧阳柏平;;基于遗传算法优化独立分量分析[J];科技信息;2010年07期

8 储育青;齐义飞;肖立顺;陈晖敏;石玉文;;遗传算法研究概述[J];科技风;2010年09期

9 曾瑛;;遗传算法在优化求解中的应用[J];科技创业月刊;2012年10期

10 丁承民,张传生,刘辉;遗传算法纵横谈[J];信息与控制;1997年01期

相关会议论文 前10条

1 陈家照;廖海涛;张中位;罗寅生;;一种改进的遗传算法及其在路径规划中的应用[A];2009系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2009年

2 李国云;刘颖;薛梅;邬志敏;;遗传算法在高温空冷冷凝器优化设计中的应用[A];第五届全国制冷空调新技术研讨会论文集[C];2008年

3 王志军;李守春;张爽;;改进的遗传算法在反演问题中的应用[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年

4 任燕翔;姜立;刘连民;从滋庆;;改进遗传算法在三维日照方案优化中的应用[A];工程三维模型与虚拟现实表现——第二届工程建设计算机应用创新论坛论文集[C];2009年

5 韩娟;;遗传算法概述[A];第三届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2006年

6 庞国仲;王元西;;基于遗传算法控制步长的定性仿真方法[A];'2000系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2000年

7 张忠华;杨淑莹;;基于遗传算法的聚类设计[A];全国第二届信号处理与应用学术会议专刊[C];2008年

8 何翠红;区益善;;遗传算法及其在计算机编程中的应用[A];1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集(下册)[C];1995年

9 靳开岩;张乃尧;;几种实用遗传算法及其比较[A];1996年中国智能自动化学术会议论文集(下册)[C];1996年

10 王宏刚;曾建潮;李志宏;;摄动遗传算法[A];1996年中国智能自动化学术会议论文集(下册)[C];1996年

相关重要报纸文章 前1条

1 林京;《神经网络和遗传算法在水科学领域的应用》将面市[N];中国水利报;2002年

相关博士学位论文 前10条

1 Amjad Mahmood;半监督进化集成及其在网络视频分类中的应用[D];西南交通大学;2015年

2 李险峰;基于改进遗传算法的汽车装配生产线平衡问题研究[D];北京科技大学;2017年

3 周辉仁;递阶遗传算法理论及其应用研究[D];天津大学;2008年

4 郝国生;交互式遗传算法中用户的认知规律及其应用[D];中国矿业大学;2009年

5 侯格贤;遗传算法及其在跟踪系统中的应用研究[D];西安电子科技大学;1998年

6 马国田;遗传算法及其在电磁工程中的应用[D];西安电子科技大学;1998年

7 唐文艳;结构优化中的遗传算法研究和应用[D];大连理工大学;2002年

8 周激流;遗传算法理论及其在水问题中应用的研究[D];四川大学;2000年

9 刘冀成;基于改进遗传算法的生物电磁成像与磁场聚焦应用研究[D];四川大学;2005年

10 袁丽华;基于物种进化的遗传算法研究[D];南京航空航天大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 张英俐;基于遗传算法的作曲系统研究[D];山东师范大学;2006年

2 钟海萍;原对偶遗传算法与蚁群算法的一种融合算法[D];暨南大学;2013年

3 李志添;模糊遗传算法与资源优化配置的预测控制[D];华南理工大学;2015年

4 王琳琳;新型双层液压轿运车车厢的设计研究[D];上海工程技术大学;2015年

5 李海全;基于遗传算法的建筑体形系数及迎风面积比优化方法研究[D];华南理工大学;2015年

6 彭骞;基于遗传算法的山区高等级公路纵断面智能优化方法研究[D];昆明理工大学;2015年

7 周玉林;基于小波分析和遗传算法的配电网故障检测[D];昆明理工大学;2015年

8 郭颂;基于粗糙集和遗传算法的数字管道生产管理系统研究[D];昆明理工大学;2015年

9 吴南;数值逼近遗传算法的研究应用[D];华南理工大学;2015年

10 于光帅;一类优化算法的改进研究与应用[D];渤海大学;2015年



本文编号:1629822

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/yysx/1629822.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户0b340***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com