Identificação de sistemas e controle ótimo para a dinâmica da Covid-19 no Estado do Amazonas
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
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Resumo: | This work aims to obtain an optimal control for two epidemiological models of the COVID-19 pandemic in the State of Amazonas. First, it was identified two mathematical models that describes the dynamics of coronavirus propagation in the state. For identification, the models SIR and SIRD were chosen, whose parameters were estimated using the Least Squares Method for di erent scenarios: August to November 2020, January 2021 and March 2021. After the parameters estimation, the Optimal Control Problem was formulated and the performance index was chosen to minimize the cost associated to the infected, deaths and control. The characterization of the optimal solution was accomplished by using the Pontryagin Principle approach, restricting the final time of the control horizon. Finally, the numerical solutions of state and co-state equations were obtained applying the forward and backward sweep method. |
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Identificação de sistemas e controle ótimo para a dinâmica da Covid-19 no Estado do AmazonasControle ÓtimoPrincípio de PontryaginModelos EpidemiológicosIdentificação de SistemasCovid-19 no AmazonasENGENHARIASCOVID-19Modelos compartimentaisControle epidemiológicoTeoria do Controle ÓtimoThis work aims to obtain an optimal control for two epidemiological models of the COVID-19 pandemic in the State of Amazonas. First, it was identified two mathematical models that describes the dynamics of coronavirus propagation in the state. For identification, the models SIR and SIRD were chosen, whose parameters were estimated using the Least Squares Method for di erent scenarios: August to November 2020, January 2021 and March 2021. After the parameters estimation, the Optimal Control Problem was formulated and the performance index was chosen to minimize the cost associated to the infected, deaths and control. The characterization of the optimal solution was accomplished by using the Pontryagin Principle approach, restricting the final time of the control horizon. Finally, the numerical solutions of state and co-state equations were obtained applying the forward and backward sweep method.Este trabalho tem como objetivo obter um controle ótimo para dois modelos epidemiológicos da pandemia da Covid-19 no Estado do Amazonas. Para isso, buscou-se inicialmente identificar os modelos matemáticos que descrevessem a dinâmica de propagação do coronavírus no estado. Para a identificação, foram escolhidos os modelos SIR e SIRD, cujos parâmetros foram estimados utilizando o Método dos Mínimos Quadrados para diferentes cenários: agosto a novembro de 2020, janeiro de 2021 e março de 2021. Com os parâmetros estimados, foi formulado o Problema de Controle Ótimo e o índice de desempenho foi escolhido visando a redução do custo associado aos infectados, aos óbitos e ao controle. A caracterização da solução ótima foi realizada por meio da abordagem do Princípio de Pontryagin, restringindo o tempo final do horizonte de controle. Por fim, foi obtida a solução numérica das equações dos estados e coestados por meio do método de varredura de avanço e retorno.3SimBrasilFT - Faculdade de TecnologiaManaus-AMEngenharia Mecânica - Bacharelado - ManausSilva Neto, Gustavo Cunha dahttp://lattes.cnpq.br/9570264281584476Chui, Danilo de Santanahttp://lattes.cnpq.br/5006940841845349Trigo, Flávio Celsohttp://lattes.cnpq.br/5911122296351252https://orcid.org/0000-0002-1024-6560https://orcid.org/0000-0002-1024-6560https://orcid.org/0000-0002-0705-1949https://orcid.org/0000-0002-0705-1949https://orcid.org/0000-0002-0411-3243Oliveira, Kamilla Cerdeira de2021-08-09T15:17:30Z2021-08-102021-08-09T15:17:30Z2021-07-05info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisOLIVEIRA, Kamilla Cerdeira. Identificação de sistemas e controle ótimo para a dinâmica da COVID-19 no Estado do Amazonas. 2021. 95f. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2021.http://riu.ufam.edu.br/handle/prefix/5934porAgencia Fiocruz de Noticias. Fiocruz detecta mutação associada a variantes de preocupação no país. 2021. Disponível em: <https://portal.fiocruz.br/noticia/ fiocruz-detecta-mutacao-associada-variantes-de-preocupacao-no-pais>. Acesso em: março de 2021. ALMEIDA, P. R. de. Modelos Epidêmicos SIR, Contínuos e Discretos, e Estratégias de Vacinação. Dissertação (Mestrado) — Universidade Federal de Viçosa, 2014. AMAZONAS. Decreto nº 42.099, de 21 de março de 2020: Dispõe sobre medidas complementares temporárias, para enfrentamento da emergência de saúde pública de importância internacional, decorrente do novo coronavírus. Manaus, AM: Diário Oficial do Estado do Amazonas, 2020. . Decreto Nº 43.303, de 23 de janeiro de 2021: Dispõe sobre a ampliação da restrição temporária de circulação de pessoas, na forma que especifica, como medida para enfrentamento da emergência de saúde pública de importância internacional, decorrente do novo coronavírus, e dá outras providências. Manaus, AM: Diário Oficial do Estado do Amazonas, 2020. BARRETO, I. C. de H. C. et al. Colapso na saúde em manaus: o fardo de não aderir às medidas não farmacológicas de redução da transmissão da covid-19. SciELO Preprints, 02 2021. BATISTA, M. Estimation of the final size of the coronavirus epidemic by the sir model. The lancet, Elsevier, v. 360, n. 9341, p. 1233–1242, 2020. BBC. Muita chuva, poucos testes e mais gente na rua: o que levou Amazonas a explosão de casos de covid-19. 2020. Disponível em: <https://www.bbc.com/ portuguese/brasil-52333611>. Acesso em: janeiro de 2021. BOLZONI, L. et al. Time-optimal control strategies in sir epidemic models. 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