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年龄-环境耦合的两阶段结核病传播动力学模型的稳定性与预设目标控制

胡鹏成 曹博强 亢婷 王青云

宁夏大学学报(自然科学版中英文)2026,Vol.47Issue(2):104-115,12.
宁夏大学学报(自然科学版中英文)2026,Vol.47Issue(2):104-115,12.DOI:10.20176/j.cnki.nxdz.20260202

年龄-环境耦合的两阶段结核病传播动力学模型的稳定性与预设目标控制

The Stability and Preset Target Control of a Two-Stage Tuberculosis Transmission Dynamical Model Coupled With Age and Environment

胡鹏成 1曹博强 1亢婷 1王青云2

作者信息

  • 1. 宁夏大学 数学统计学院,宁夏 银川 750021||宁夏数学基础学科研究中心,宁夏 银川 750021
  • 2. 宁夏大学 数学统计学院,宁夏 银川 750021||宁夏数学基础学科研究中心,宁夏 银川 750021||北京航空航天大学 动力学与控制系,北京 100191
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摘要

Abstract

By incorporating both the age structure of the susceptible population and Mycobacterium tuberculosis in environment,we construct a two-stage dynamical model of tuberculosis transmission and systematically ana-lyze its stability.A preset target control strategy is further developed.First,we derive an explicit expression for the basic reproduction number and prove the globally asymptotic stability of both the disease-free and endemic equilibria using Lyapunov theory.Next,we formulate and solve a preset-target control problem that treats vaccination and the DOTS(directly observed treatment,short-course)strategy as control variables.Numerical simulations show that the combined implementation of vaccination and DOTS can maintain the num-ber of active TB cases below the preset target and yields a significantly higher infection-avoidance rate than either measure used alone,providing a theoretical basis for optimizing tuberculosis prevention and control strate-gies.

关键词

结核病/动力学模型/基本再生数/稳定性/预设目标控制

Key words

tuberculosis/dynamical model/basic reproduction number/stability/preset target control

分类

数理科学

引用本文复制引用

胡鹏成,曹博强,亢婷,王青云..年龄-环境耦合的两阶段结核病传播动力学模型的稳定性与预设目标控制[J].宁夏大学学报(自然科学版中英文),2026,47(2):104-115,12.

基金项目

国家自然科学基金资助项目(12302017,12201330) (12302017,12201330)

宁夏自然科学基金资助项目(2024AAC03001,2025AAC030001) (2024AAC03001,2025AAC030001)

宁夏大学学报(自然科学版中英文)

0253-2328

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