Optimal control strategies for an age‐structured SEIR epidemic model

数学 庞特里亚金最小原理 最优控制 最大值原理 控制变量 控制(管理) 数学优化 非线性系统 流行病模型 应用数学 控制理论(社会学) 计算机科学 统计 人口 人口学 人工智能 社会学 物理 量子力学
作者
Asaf Khan,Gul Zaman
出处
期刊:Mathematical Methods in The Applied Sciences [Wiley]
卷期号:45 (14): 8701-8717 被引量:2
标识
DOI:10.1002/mma.7823
摘要

We formulate an age‐structured SEIR epidemic model using vaccination and treatment as control measures. Using the method of characteristics and fixed point arguments, we prove the existence of a unique positive solution to our proposed nonlinear model. We use a suitable objective functional and prove the existence of optimal control variables. Depending on the nature of the problem, the necessary conditions for the optimal control problem are established using the maximum principle of Pontryagin's type. Tools of control theory are used for obtaining optimal control characterizations in terms of state and adjoint variables. To illustrate theoretical results, parameter values are chosen to simulate both with and without control problems. Numerical findings reveal that when, where, and to whom control measures should be implemented for best results of a control program.

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