Modeling of discrete control of antiviral immune response in conditions of uncertainty

Authors

  • Mikhail Chirkov Perm State University
  • Sergey Rusakov Perm State University

DOI:

https://doi.org/10.17072/1993-0550-2021-2-52-56

Abstract

In this paper is considered numerically solving a problem of discrete control with uncertainty of the immune response in infectious disease. The problem of discrete control is described by a nonlinear system of ordinary differential equations with a retarded argument. Control under conditions of uncertainty implies that the parameter values are unknown and parameter estimation is adjusted as new experimental values become available. In order to solve this problem, the algorithm that allows us to construct a control function and at the same time to identify parameters within mathematical model of the infectious disease is proposed. By means of the proposed algorithm, the treatment programs based on an immunotherapy are constructed and parameters of the mathematical model of antiviral immune response are identified. It is shown that immunotherapy allows us to effectively cure the acute form of a disease.

References

Белых Л.Н. Анализ математических моделей в иммунологии. М.: Наука, 1988. 192 с.

Болодурина И.П., Луговскова Ю.П. Оптимальное управление иммунологическими реакциями организма человека // Проблемы управления. 2009. № 5. С. 44–52.

Марчук Г.И. Математические модели в иммунологии. Вычислительные методы и эксперименты. М.: Наука, 1991. 304 с.

Марчук Г.И., Петров Р.В. Математическая модель противовирусного иммунного ответа // Вычислительные процессы и системы. Вып. 1. М.: Наука, 1983. C. 5–11.

Bajpai P., Chaturvedi A., Dwivedi A.P. Optimal therapeutic control modeling for immune system response // International Journal of Computer Applications. 2011. Vol. 21, № 4. P. 27–30.

Bodnar M., Forys U. A model of immune system with time-dependent immune reactivity // Nonlinear Analysis: Theory, Methods & Applications. 2009. Vol. 70, № 2. P. 1049–1058.

Marchuk G.I. Mathematical modeling of immune response in infectious diseases. Dordrecht: Springer Science & Business Media, 2013. 350 p.

Русаков С.В., Чирков М.В. Идентификация параметров и управление в математических моделях иммунного ответа // Российский журнал биомеханики. 2014. Т. 18, №2. С. 259–269.

Русаков С.В., Чирков М.В. Математическая модель влияния иммунотерапии на динамику иммунного ответа // Проблемы управления. 2012. № 6. С. 45–50.

Чирков М.В. Управление в условиях неопределенности на основе математической модели противовирусного иммунного ответа // Научно-технический вестник Поволжья. 2017. № 4. С. 226–228.

Published

2021-12-10

How to Cite

Chirkov М. В., & Rusakov С. В. (2021). Modeling of discrete control of antiviral immune response in conditions of uncertainty. BULLETIN OF PERM UNIVERSITY. MATHEMATICS. MECHANICS. COMPUTER SCIENCE, (2 (53), 52–56. https://doi.org/10.17072/1993-0550-2021-2-52-56

Issue

Section

Механика. Математическое моделирование