OPTIMAL CONTROL ANALYSIS OF A TUBERCULOSIS MODEL

庞特里亚金最小原理 独特性 最优控制 肺结核 控制理论(社会学) 数学 数学优化 非线性系统 控制(管理) 常微分方程 医学 计算机科学 微分方程 人工智能 物理 数学分析 量子力学 病理
作者
Legesse Lemecha Obsu
出处
期刊:Journal of Biological Systems [World Scientific]
卷期号:30 (04): 837-855 被引量:7
标识
DOI:10.1142/s0218339022500309
摘要

In this paper, an optimal control theory was applied to the tuberculosis (TB) model governed by system of nonlinear ordinary differential equations. The aim is to investigate the impact of treatment failure on the TB epidemic. An optimal control strategy is proposed to minimize the disease effect and cost incurred due to treatment failure. The existence and uniqueness of optimal controls are proved. The characterization of optimal paths is analytically derived using Pontryagin’s Minimum Principle. The control-induced model is then fitted using TB infected cases reported from the year 2010–2019 in East Shewa zone Oromia regional state, Ethiopia. Different simulation cases were performed to compare with analytical results. The simulation results show that the combined effect of awareness via various mass media and continuous supervision during the treatment period helps to reduce treatment failure and hence reduced the TB epidemic in the community.

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