Физматлит Нелинейная динамика и управление. Выпуск 8

Предлагаемый читателю сборник задач предназначен для тех, кто преподает или изучает нелинейную динамику. Он основан на опыте чтения автором ряда курсов, посвященных анализу нелинейных явлений, хаосу, самоорганизации, и проведения семинарских занятий на факультете вычислительной математики и кибернетики МГУ и кафедре прикладной математики и синергетики МФТИ. В него вошли некоторые классические задачи, раскрывающие суть подхода нелинейной динамики, принадлежащие Фибоначчи, Тьюрингу, Нейману. Другая часть задач живет в научном фольклоре. Многие из них автору любезно показали коллеги, которым он искренне признателен. Наконец, некоторые из задач фигурировали в оригинальных научных работах. Для решения ряда задач, представленных в сборнике, достаточно знаний в пределах школьной программы, решение остальных потребует знакомства с вводным курсом нелинейной динамики

Описываются основные модели нелинейной науки, их свойства и методы исследования. Уделено внимание практически всем «знаменитым» уравнениям нелинейных волновых процессов: Кортевега-де Вриза, Гинзбурга - Ландау, Зельдовича - Франк-Каменецкого, синус-Гордона, Ходжкина-Хаксли, Фитц Хью-Нагумо, нелинейному уравнению Шредингера, уравнениям солитонов в протеинах и ДНК. Наряду с основными понятиями теории волновых процессов изложены современные методы, основанные на теории рассеяния, теории возмущений. Рассматриваются вопросы динамики нелинейных квантово-механических решеток. Книга хоть и носит вводный характер, содержит строгие формулировки и ряд доказательств. Мастерское изложение, наличие большого числа упражнений и предметного указателя позволяют использовать ее и как справочник, и как пособие для самообразования

Книга содержит статьи ведущих российских и зарубежных ученых, посвященные истории и новейшим достижениям в теории управления и в теории нелинейных систем - в областях, связанных с пионерскими работами В. А. Якубовича, 80-летний юбилей которого отмечался в 2006 г. Лемма Якубовича-Калмана устанавливает связь между частотными методами и методами функций Ляпунова и применяется в разных областях, таких как устойчивость, адаптация, оптимальное управление, странные аттракторы. В цикле статей В. А. Якубовича, опубликованных в 1963-70 гг. , развит метод, названный им методом матричных неравенств, который позволяет найти частотные критерии для ряда свойств нелинейных систем. Эти методы до сих пор являются базовыми в современной теории управления и в теории систем

Рассматриваются основные направления современной математической теории управления. В нее включены следующие разделы теории: математическое моделирование управляемых систем; основы теории устойчивости нелинейных и управляемых систем; периодические колебания нелинейных систем; основы теории управляемости; наблюдаемости и идентифицируемости; методы теории оптимального управления; элементы теории стохастических управляемых систем. При этом рассматриваются системы с сосредоточенными и распределенными параметрами. Теоретический материал сопровождается анализом многочисленных примеров. Для студентов и аспирантов университетов и технических вузов, а также для научных работников, интересующихся теорией управления и ее приложениями

Второй том посвящен теории автоматического управления многомерных, нелинейных, оптимальных и адаптивных систем. В нем наряду с традиционными материалами рассматриваются метод анализа и синтеза систем большой размерности, основанный на векторной функции Ляпунова, метод синтеза путем линеаризации обратной связью и ряд других нетрадиционных для учебников и учебных пособий по теории автоматического управления вопросов • Рекомендовано учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по образованию в области радиотехники, электроники, биомедицинской техники и автоматизации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 220200 "Автоматизация и управление" • 2-е издание, исправленное и дополненное

В монографии развиваются специальные варианты редуктивной теории возмущений, которые позволяют привести трехмерные динамические уравнения нелинейной теории упругости для пластин, слоистой среды и оболочек к более простым: двумерным и одномерным моделям. Первые порядки такой теории сводятся к традиционным уравнениям для пластин и оболочек. Получены новые существенно нелинейные модели, которые корректно учитывают граничные условия на поверхностях образцов, взаимодействие продольных и поперечных мод деформации материала, геометрическую и физическую нелинейности среды, изменения инерционных свойств деформируемых поверхностей из-за локальных изменений их кривизны. На этой основе аналитически описаны узоры из вмятин и новые типы солитонов, которые образуются на поверхностях перечисленных систем на начальной (нелинейно-упругой) стадии изменения их формы

Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований нелинейных эффектов для волн, распространяющихся в средах с периодическим пространственным изменением характеристик. Для оптического и СВЧ-излучений такие среды — это цепочки молекул и цепочки металлических наночастиц, фотонные кристаллы и наборы световодов, плазмонные решетки и метаматериалы, то есть искусственные среды, формируемые периодически повторяющимся набором субволновых элементов — «метаатомов». Для волн атомной материи — конденсатов Бозе-Эйнштейна — родственными системами являются наведенные светом периодические решетки. Сочетание периодичности структуры и нелинейности отклика приводит к целому ряду ярких квантовых и классических эффектов, таких как разнообразные нелинейные резонансы, самоканалирование, обеспечивающее волноводное распространение излучения в линейно однородной среде, и локализованные (солитоноподобные) структуры

Квантовая динамика многоатомных молекул, внедренных в кристаллы, стекла и полимеры и возбуждаемых светом лазера, является предметом рассмотрения в данной книге. Эта квантовая динамика оптических электронов молекулы проявляет себя как в форме полос поглощения и флуоресценции молекул, так и в переходных процессах типа фотонного эха. Теория формы оптических полос, представленная в книге, была разработана автором в 70-х и 80-х годах прошлого века для произвольной силы франк-кондоновского и герцберг-теллеровского электрон-фононного взаимодействия и была обобщена им 90-х годах на оптические полосы молекулы, взаимодействующей с неравновесными туннельными системами полимеров и стекол. Такие туннельные системы определяют зависимость оптической полосы молекулы от времени измерения (спектральную диффузию)

Изложены алгоритмы и примеры решения задач статики, кинематики и динамики из курса теоретической механики, изучаемого в технических ВУЗах • Каждой задаче отведен отдельный раздел, содержащий общую постановку задачи, план ее решения с необходимыми теоретическими пояснениями и пример. Кроме того, в раздел включены десять задач для самостоятельного решения и ответы к ним. Разобраны характерные ошибки и даны ответы на типичные вопросы, возникающие при решении задач. Приведены программы решения некоторых задач в системе Maple V. Книга может быть использована как при очной, так и при дистанционной формах обучения • Для студентов и преподавателей технических ВУЗов • Первое издание — 2002 г

Первый том учебника посвящен теории автоматического управления линейных стационарных систем. В нем даются основные понятия и принципы управления, математическое описание и методы анализа и синтеза непрерывных и дискретных систем управления • Рекомендовано учебно-методическим объединением ВУЗов Российской Федерации по образованию в области радиотехники, электроники, биомедицинской техники и автоматизации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 220200 «Автоматизация и управление»

Учебное пособие посвящено систематизированному изложению основ механики сплошной среды при конечных деформациях. Рассмотрена кинематика сплошных сред, универсальные законы сохранения механики сплошной среды, теория скачков функций на поверхностях сильных разрывов. В систематизированном виде приводится теория коротационных производных, динамические уравнения совместности деформаций, принципы материальной индифферентности и материальной симметрии. Предложен новый подход к формулировке определяющих соотношений для упругих и неупругих сред с конечными деформациями, основанный на применении энергетических и квазиэнергетических пар тензоров напряжений-деформаций. С помощью этого подхода изложена теория конечных упругих и вязкоупругих деформаций, теория больших пластических деформаций, теория анизотропных сред с большими деформациями

Излагается физика процесса взаимодействия света большой интенсивности с веществом. Обсуждаются новые явления, возникающие при этом: штарковский сдвиг атомных уровней, многофотонные процессы, светоиндуцированная рефракция, самофокусировка света и пр. Показывается, что основные законы классической оптики - закон Евклида о прямолинейном распространении света, закон независимости световых пучков, закон Эйнштейна для фотоэффекта, правило Стокса и другие - справедливы лишь при небольшой интенсивности света • Для учащихся старших классов школ с углубленным изучением физики