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TU Berlin

Inhalt des Dokuments

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

Lehrveranstaltung 3233 L 120 im Sommersemester 2018

Vorlesung:
Prof. Dr. Eckehard Schöll, PhD

Übung:


Wahlpflichtveranstaltung oder Vertiefungsfach Nr. 3233 L 120 für Physik-Master-Studierende und Studierende anderer naturwissenschaftlicher Studiengänge.

Der Besuch dieser Lehrveranstaltung (VL+UE) entspricht 10 ECTS-Punkten.

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

Die Vorlesung kann auch als Wahlpflichtfach (8 SWS) mit dem Seminar Nichtlineare Dynamik (Dynamics and control of complex networks) Nr. 3233 L 535 kombiniert werden (Insgesamt 12 ECTS-Punkte). 

 

This is a required course of the Master of Science (MSc)  in Physics program. When attending this course (lecture plus excercises) 10 credit points within the ECTS system can be obtained. 

The lectures will be taught in German, but during the first 15 minutes of each lecture an English summary of the previous lecture will be given.

Erasmus students are required to take an oral examination at the end of the semester to receive a grade.

Die Vorlesung

Inhalt:

  1. Dynamische Systeme und deterministisches Chaos
  2. Kontrollkonzepte der nichtlinearen Dynamik, Chaoskontrolle
  3. zeitverzögerte Rückkopplungsverfahren, Stabilitätsanalyse retardierter Differenzialgleichungen
  4. gekoppelte Systeme und Netzwerke
  5. Wechselspiel von Zeitverzögerung und Rauschen
  6. Anwendung auf Laser
  7. Anwendung auf Neurodynamik

Inhaltsverzeichnis

Zeit und Ort:

Vorlesung (ab 17.04.2018):
Di 08:15 - 10:00, EW 203 
Do 08:15 - 10:00, EW 203

Übung (ab 30.04.2018):
Mo 12:15-13:45, EW 733

Online-Anmeldung

Die Tutorieneinteilung, Punkteverteilung und Scheinvergabe erfolgt über das Mosessystem. Der Anmeldezeitraum geht vom 01.04. - 18.04.18 (18:00 Uhr). Eine spätere Anmeldung ist nicht möglich.

Scheinkriterien

  • 50% der Punkte aus den Übungszetteln (Abgabe in Dreiergruppen),
    aktive Teilnahme am Tutorium
  • Bearbeitung und Vorstellung eines Projektes (Projektvorstellung in der letzten Vorlesungswoche)

Die Scheine werden elektronisch an das Prüfungsamt übermittelt.

Hörer anderer Universitäten

Hörer anderer Universitäten beantragen bitte die Nebenhörerschaft, nähere Information gibt es auf der Webseite des Campus-Centers .

Nach Beantragung der Nebenhörerschaft erhalten Sie alle notwendig Unterlagen insbesondere die tubit Zugangsdaten für das Moses-Konto per Post zugeschickt.

Computer-Visualisierungen (OWL-Projekt)

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.

 

 

Vorlesung Datum Mitschrift
Dynamische Systeme 17.04.2018 farbig , schwarzweiss
Stabilität und Langzeitverhalten 19.04.2018 farbig , schwarzweiss
Hamiltonsche und dissipative Systeme 24.04.2018 farbig , schwarzweiss
Bifurkationen 26.04.2018 farbig , schwarzweiss
Bifurkation von Grenzzyklen 03.05.2018 farbig , schwarzweiss
Deterministisches Chaos 08.05.2018 farbig , schwarzweiss
Kontrollkonzepte 15.05.2018 farbig , schwarzweiss
Chaoskontrolle 17.05.2018 farbig , schwarzweiss
Adaptive Kontrolle 22.05.2018 farbig , schwarzweiss
Zeitverzögerte Rückkopplungskontrolle 24.05.2018 farbig , schwarzweiss
Stabilisierung instabiler Fixpunkte 29.05.2018 farbig , schwarzweiss
Stabilisierung instabiler periodischer Orbits 31.05.2018 farbig , schwarzweiss
Verteilte Verzögerungszeiten 05.06.2018 farbig , schwarzweiss
Netzwerke 07.06.2018 farbig , schwarzweiss
Synchronisation 12.06.2018 farbig , schwarzweiss
Cluster-Synchronisation 14.06.2018 farbig , schwarzweiss
Synchronisation in neuronalen Netzwerken 19.06.2018 farbig , schwarzweiss
Rauschinduzierte Oszillationen und Kohaerenzresonanz 21.06.2018 farbig , schwarzweiss
Rückkopplungskontrolle von rauschinduzierten Oszillationen 26.06.2018 farbig , schwarzweiss
Rückkopplungskontrolle von rauschinduzierten Oszillationen (Fortsetzung) 26.06.2018 link
Rückopplungskontrolle von rauschinduzierten Oszillationen (Fortsetzung) 28.06.2018 farbig , schwarzweiss
Neurodynamik 03.07.2018 farbig , schwarzweiss
Zeitverzögert gekoppelte Neuronen 05.07.2018 farbig , schwarzweiss
Chimera-Zustände 10.07.2018 farbig , schwarzweiss
Chimeras in zeitdiskreten Systemen 12.07.2018 farbig , schwarzweiss

Übungsblätter

Die Bearbeitung erfolgt in Dreiergruppen. Abgabe ist Montags in der Übung.

Übungsblätter
Blatt
Abgabe
Bemerkungen
Übungsblatt 1
07.05.2018
Übungsblatt 2
14.05.2018
Übungsblatt 3
28.05.2018
Übungsblatt 4
04.06.2018
Übungsblatt 5
11.06.2018
Übungsblatt 6
18.06.2018

 

 

Projekte

Die Projektbeschreibungen gibt es hier: Projekte

Am Montag, den 18. Juni, wird die Einteilung in der Übung (12:15 Uhr) stattfinden.

Sprechzeiten

Sprechzeiten
Name
Raum
Tel.
Sprechzeiten
Prof. Eckehard Schöll
EW 735
314-23500
nach Vereinbarung
Dr. Anna Zakharova
ER 244
314-28948
Mo, 16:00 - 17:00

Literatur

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)
  • John Guckenheimer, Nonlinear oscillations, dynamical systems, and bifurcations of vector fields, Springer (1986)

Weiterführende Literatur:

Dynamische Systeme:

  • E. Schöll, S. Klapp, and P. Hövel, Control of self-organizing nonlinear systems, Springer (2016)
  • Fatihcan M. Atay, Complex Time-Delay Systems, Springer (2010)
  • Eckehard Schöll, Hans Georg Schuster, Handbook of chaos control (Second completely revised and enlarged edition) Wiley (2008)
  • Hermann Haken, Synergetics. Introduction and Advanced Topics, Springer (2004)

Laserdynamik:

  • K. Lüdge (Editor): Nonlinear Laser Dynamics – From Quantum Dots to Cryptography (WILEY-VCH Weinheim 2012)
  • T. Erneux, P. Glorieux, Laser Dynamics, Cambridge Univ. Press (2010)
  • H. Haken. Laser light dynamics. North Holland (1985)

Zeitverzögerte Dynamische Systeme:

  • Thomas Erneux, Applied Delay Differential Equations, Springer (2009)
  • A. Bellen and M. Zennaro and A. Bellen, Numerical Methods for Delay Differential Equations, Oxford Univ Pr (2003)

Stochastische Systeme:

  • Crispin W. Gardiner, Handbook of stochastic method, Springer (2004)
  • Nicolas G. van Kampen, Stochastic processes in physics and chemistry, North-Holland Publ. (2008)

Zusatzinformationen / Extras

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