Theoretische Physik VI (Vertiefung) : "Nichtlineare Dynamik und Kontrolle"

Lehrveranstaltung 3233 L 152 im Wintersemester 2012/2013

Vorlesung:
Prof. Dr. Eckehard Schöll, PhD

Übung:
Dipl. Phys. Judith Lehnert

Wahlpflichtveranstaltung oder Vertiefungsfach Nr. 3233 L 152 für Physik-Master-Studierende und Studierende anderer naturwissenschaftlicher Studiengänge.

Der Besuch dieser Lehrveranstaltung (VL+UE) entspricht 11 ECTS-Punkten.

Die Vorlesung kann auch als Wahlpflichtfach (8 SWS) mit der Spezialvorlesung Nichtlineare Laserdynamik (Dr. Kathy Lüdge) Nr. 3233 L 541 oder dem Seminar Nichtlineare Dynamik kombiniert werden. (12 ECTS-Punkte)

Zusammen mit der LV Theoretische Physik V: Quantenmechanik II ergibt sich das Pflichtmodul Theoretische Physik V/VI des Masterstudiengangs Physik.
grundlagenorientierte Studienrichtung: TP V und VI 
anwendungsorientierte Studienrichtung: TP V oder VI 

Inhalt:

Inhaltsverzeichnis

Dynamische Systeme und deterministisches Chaos, Kontrollkonzepte der nichtlinearen Dynamik, Chaoskontrolle, zeitverzögerte Rückkopplungsverfahren,Stabilitätsanalyse retardierter Differenzialgleichungen, gekoppelte Systeme und Netzwerke, Wechselspiel von Zeitverzögerung und Rauschen, Anwendung auf Laser und Neurodynamik.

Zeit und Ort:

Vorlesung (ab 18.10.2012):
Donnerstag, 10:00-12:00 Uhr, EW 203
Freitag, 10:00-12:00 Uhr, EW 203

Übung (ab 24.10.2012):
Mittwoch, 14:00-16:00 Uhr, EW 733

Die Anmeldung zur Übung erfolgt über Moses.

• 50% der Punkte aus den Übungszetteln (Abgabe in Dreiergruppen),
  aktive Teilnahme am Tutorium

• Bearbeitung und Vorstellung eines Projektes (Projektvorstellung in der vorletzten Vorlesungswoche)

Wichtig:

Ab WS2012/2013 werden fast alle Scheine elektronisch übermittelt. Genauere Informationen dazu können dem pdf entnommen werden.

Die Projektbeschreibungen gibt es hier:   projekte.pdf

Am Mittwoch, den 12.12., wird die Einteilung im Tutorium stattfinden.

Grundlagen:

• Steven H. Strogatz, Nonlinear Dynamics And Chaos: With Applications To Physics Biology, Chemistry And Engineering (Studies in Nonlinearity), Westview Press (2000)
• Ed Ott, Chaos in dynamical systems, Cambridge Univ. Press (2002)
• J. Argyris, G. Faust, M. Haase, R. Friedrich, Die Erforschung des Chaos, Springer (2010)
• John Guckenheimer, Nonlinear oscillations, dynamical systems, and bifurcations of vector fields, Springer (1986)

Weiterführende Literatur:

• Fatihcan M. Atay, Complex Time-Delay Systems, Springer (2010)
• A. L. Fradkov, I. V. Miroshnik, V. O. Nikiforov, Nonlinear and adaptive control of complex systems, Kluwer (1999)
• A. L. Fradkov, Cybernetical Physics: From Control of Chaos to Quantum Control, Springer, (2007)
• Eckehard Schöll, Hans Georg Schuster, Handbook of chaos control (Second completely revised and enlarged edition) Wiley (2008)
• Wolfram Just, Axel Pelster, Michael Schanz, Eckehard Schöll, Delayed Complex Systems: An Overview, Theme Issue of Phil. Trans. R. Soc. A 368, 303 (2010)
• Lutz Schimansky-Geier, Bernold Fiedler, Jürgen Kurths, Eckehard Schöll, Analysis and control of complex nonlinear processes in physics, chemistry and biology, World Scientific (2007)
• Thomas Erneux, Applied Delay Differential Equations, Springer (2009)
• Crispin W. Gardiner, Handbook of stochastic method, Springer (2004)
• Nicolas G. van Kampen, Stochastic processes in physics and chemistry, North-Holland Publ. (2008)
• Ruslan L. Stratonovich, Topics in the Theory of Random Noise, Vols. I and II, Gordon and Breach (1963)
• Alexander S. Mikhailov, Foundations of Synergetics I. Distributed Active Systems, Springer (1990)
• James D. Murray, Mathematical Biology,Vol. 19 of Biomathematics Texts, Springer (1989)
• Hermann Haken, Synergetics. Introduction and Advanced Topics, Springer (2004)
• Jack K. Hale and Sjoerd M. Verduyn Lunel, Introduction to functional differential equations, Springer (1993)
• Richard Bellman, and Kenneth L Cooke, Differential-difference equations, New York-London: Academic Press. (1963)
• A. Bellen and M. Zennaro and A. Bellen, Numerical Methods for Delay Differential Equations, Oxford Univ Pr (2003)

Das Projekt Offensive Wissen durch Lernen (OWL) hat zum Ziel, Inhalte der Vorlesung anschaulich mit kleinen Java-Programmen darzustellen. Auch für die Nichtlineare Dynamik gibt es einige Applets.