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現(xiàn)代控制理論是建立在狀態(tài)空間法基礎(chǔ)上的一種控制理論與方法，是自動(dòng)控制理論的一個(gè)重要組成部分。本書(shū)反映現(xiàn)代控制理論的發(fā)展和趨勢(shì)，以加強(qiáng)基礎(chǔ)、突出思維和培養(yǎng)能力為原則，詳細(xì)介紹了基于狀態(tài)空間模型的線性系統(tǒng)分析和綜合方法，包括控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述、線性系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析、線性系統(tǒng)的能控性與能觀性、穩(wěn)定性理論與李雅普諾夫方法、線性時(shí)不變系統(tǒng)的綜合和控制方法。在此基礎(chǔ)上，還給出了MATLAB仿真算例和工程應(yīng)用案例，便于讀者用MATLAB軟件解決控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)問(wèn)題。
本書(shū)可作為高等學(xué)校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)本科生教材，也可作為其他相關(guān)專(zhuān)業(yè)本科生或控制科學(xué)與工程學(xué)科研究生及相關(guān)領(lǐng)域工程技術(shù)人員的參考書(shū)。

教材是學(xué)校教育教學(xué)、推進(jìn)立德樹(shù)人的關(guān)鍵要素，是國(guó)家意志和社會(huì)主義核心價(jià)值觀的集中體現(xiàn)，是解決培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰(shuí)培養(yǎng)人這一根本問(wèn)題的核心載體。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和高等教育改革的深入，為實(shí)現(xiàn)兼顧課程思政與工程教育雙重要求，本書(shū)編者在原有版本基礎(chǔ)上對(duì)第1版教材進(jìn)行修訂和優(yōu)化。
修訂的主要內(nèi)容包括：
1）由于教學(xué)計(jì)劃的調(diào)整，課程授課學(xué)時(shí)減少，為適應(yīng)新的教學(xué)大綱和教學(xué)計(jì)劃要求，將第1版35節(jié)中的能控標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ型和能觀標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ型、54節(jié)解耦控制、62節(jié)狀態(tài)估計(jì)與卡爾曼濾波、63節(jié)系統(tǒng)辨識(shí)和64節(jié)自適應(yīng)控制相關(guān)內(nèi)容刪除。
2）為了更好地幫助學(xué)生梳理章節(jié)內(nèi)容，提取知識(shí)重點(diǎn)、課程難點(diǎn)和能力要求，在每章的開(kāi)始和結(jié)尾處分別增加了學(xué)習(xí)目標(biāo)和本章要點(diǎn)。
3）將課程思政引入教學(xué)課件中，每章節(jié)開(kāi)頭思政引領(lǐng)，精選引語(yǔ)和提供導(dǎo)讀。通過(guò)課程思政與教學(xué)內(nèi)容的融合，培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)國(guó)奉獻(xiàn)的科學(xué)精神和愛(ài)國(guó)情懷。
4）新版教材提供了豐富的數(shù)字化教學(xué)資源，包括教學(xué)大綱、教學(xué)課件、高質(zhì)量教學(xué)視頻、課后練習(xí)答案等，教學(xué)微課以二維碼形式在書(shū)中相應(yīng)位置出現(xiàn)，隨掃隨學(xué)。另外，與本書(shū)配套的數(shù)字課程現(xiàn)代控制理論在愛(ài)課程平臺(tái)（https://wwwicourse163org/course/CHD-1461786182?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg_）和智慧樹(shù)平臺(tái)（https://coursehomezhihuishucom/courseHome/1000000483）上線，讀者可以登錄相關(guān)平臺(tái)進(jìn)行在線學(xué)習(xí)。
修訂后本書(shū)以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)，系統(tǒng)闡述了現(xiàn)代控制理論的基本原理及其分析綜合方法，主要內(nèi)容包括線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述、線性系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析、線性系統(tǒng)的能控性和能觀測(cè)性、李雅普諾夫穩(wěn)定性分析以及線性系統(tǒng)的狀態(tài)綜合等。在此基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)單介紹了狀態(tài)估計(jì)與卡爾曼濾波的基本理論與內(nèi)容，以開(kāi)闊學(xué)生視野，為學(xué)生在研究生階段的進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
在編寫(xiě)方法上，仍保持第1版的特色。突出現(xiàn)代控制理論的物理概念和工程背景，并在每一章節(jié)的后給出對(duì)應(yīng)的MATLAB仿真算例，加強(qiáng)學(xué)生系統(tǒng)分析、工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐能力的培養(yǎng)。本書(shū)論述清楚，基本概念、定理和定義等敘述準(zhǔn)確、易懂，定理證明嚴(yán)密、規(guī)范，可讀性好，便于自學(xué)。
本書(shū)由長(zhǎng)安大學(xué)閆茂德教授、胡延蘇副教授和西北工業(yè)大學(xué)高昂副教授共同編寫(xiě)。其中，閆茂德編寫(xiě)了緒論、第4章和第5章；高昂編寫(xiě)了第2章和第6章；胡延蘇編寫(xiě)了第1章和第3章。全書(shū)由閆茂德教授整理定稿。
由于編者水平有限，書(shū)中難免有遺漏和不當(dāng)之處，敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

第2版前言
第1版前言
緒論
01控制理論的發(fā)展回顧
02現(xiàn)代控制理論的研究范圍及其分支
03經(jīng)典控制理論與現(xiàn)代控制理論的研究與比較
04設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)的基本步驟
05MATLAB仿真平臺(tái)
06本書(shū)的內(nèi)容和特點(diǎn)
第1章控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
11狀態(tài)空間的基本概念
111系統(tǒng)的基本概念
112系統(tǒng)數(shù)學(xué)描述的基本概念
113系統(tǒng)狀態(tài)描述的基本概念
12控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式
121狀態(tài)空間表達(dá)式
122狀態(tài)空間表達(dá)式的一般形式
123狀態(tài)空間表達(dá)式的向量結(jié)構(gòu)圖
124狀態(tài)空間表達(dá)式的模擬結(jié)構(gòu)圖
13控制系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的建立
131由系統(tǒng)框圖建立狀態(tài)空間表達(dá)式
132由機(jī)理法建立狀態(tài)空間表達(dá)式
133由傳遞函數(shù)或微分方程建立狀態(tài)空間表達(dá)式
14線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)矩陣
141由狀態(tài)空間表達(dá)式求傳遞函數(shù)矩陣
142組合系統(tǒng)的傳遞函數(shù)矩陣
15線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型變換
151線性變換
152系統(tǒng)特征值與特征向量
153通過(guò)線性變換將狀態(tài)空間表達(dá)式化為規(guī)范型
154傳遞函數(shù)的并聯(lián)型實(shí)現(xiàn)
16離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
161離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式
162由差分方程建立狀態(tài)空間表達(dá)式
163由離散系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式求脈沖傳遞函數(shù)矩陣
17非線性系統(tǒng)近似（局部）線性化后的狀態(tài)空間表達(dá)式
18MATLAB在系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型中的應(yīng)用
181線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
182傳遞函數(shù)模型與狀態(tài)空間模型的相互轉(zhuǎn)換
183線性系統(tǒng)的線性變換
19本章要點(diǎn)
習(xí)題
第2章線性系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析
21線性定常系統(tǒng)狀態(tài)方程的解
211齊次狀態(tài)方程的解
212狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的運(yùn)算性質(zhì)
213狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的計(jì)算方法
214非齊次狀態(tài)方程的解
22線性時(shí)變系統(tǒng)狀態(tài)方程的解
221齊次狀態(tài)方程的解
222狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的運(yùn)算性質(zhì)
223狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的計(jì)算方法
224非齊次狀態(tài)方程的解
23線性離散系統(tǒng)狀態(tài)方程的解
231迭代法
232Z變換法
24線性連續(xù)系統(tǒng)的離散化
241線性定常連續(xù)系統(tǒng)的離散化
242線性時(shí)變連續(xù)系統(tǒng)的離散化
243近似離散化
25MATLAB在線性系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析中的應(yīng)用
251MATLAB求解線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣
252MATLAB求解定常系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)
253MATLAB變換連續(xù)狀態(tài)空間模型為離散狀態(tài)空間模型
26本章要點(diǎn)
習(xí)題
第3章線性系統(tǒng)的能控性與能觀性
31線性連續(xù)系統(tǒng)的能控性
311線性連續(xù)系統(tǒng)能控性定義
312線性定常連續(xù)系統(tǒng)的能控性判據(jù)
313線性時(shí)變連續(xù)系統(tǒng)的能控性判據(jù)
32線性連續(xù)系統(tǒng)的能觀性
321線性連續(xù)系統(tǒng)能觀性定義
322線性定常連續(xù)系統(tǒng)的能觀性判據(jù)
323線性時(shí)變連續(xù)系統(tǒng)的能觀性判據(jù)
33線性離散系統(tǒng)的能控性和能觀性
331線性離散系統(tǒng)能控性定義
332線性定常離散系統(tǒng)能控性判據(jù)
333線性離散系統(tǒng)能觀性定義
334線性定常離散系統(tǒng)能觀性判據(jù)
34線性系統(tǒng)能控性和能觀性的對(duì)偶關(guān)系
341對(duì)偶系統(tǒng)
342對(duì)偶原理
35能控規(guī)范型與能觀規(guī)范型
351單輸入系統(tǒng)的能控規(guī)范型
352單輸出系統(tǒng)的能觀規(guī)范型
36線性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解
361按約當(dāng)規(guī)范型分解
362按能控性分解
363按能觀性分解
364按能控能觀性分解
37傳遞函數(shù)矩陣的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題
371實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的基本概念
372系統(tǒng)的規(guī)范型實(shí)現(xiàn)
373傳遞函數(shù)矩陣的小實(shí)現(xiàn)
38傳遞函數(shù)矩陣與能控性和能觀性的關(guān)系
39MATLAB在系統(tǒng)能控性和能觀性分析中的應(yīng)用
310本章要點(diǎn)
習(xí)題
第4章穩(wěn)定性理論與李雅普諾夫方法
41穩(wěn)定性基本概念
411外部穩(wěn)定性
412內(nèi)部穩(wěn)定性
413外部穩(wěn)定性與內(nèi)部穩(wěn)定性的關(guān)系
42李雅普諾夫穩(wěn)定性的基本概念
421平衡狀態(tài)
422范數(shù)
423李雅普諾夫穩(wěn)定性的定義
43李雅普諾夫間接法
431線性系統(tǒng)的穩(wěn)定判據(jù)
432非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定判據(jù)
44李雅普諾夫直接法
441李雅普諾夫直接法的基本思想
442二次型函數(shù)及其定號(hào)性
443李雅普諾夫穩(wěn)定性定理
45李雅普諾夫直接法在線性時(shí)不變系統(tǒng)中的應(yīng)用
451連續(xù)系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
452離散系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
46李雅普諾夫直接法在線性時(shí)變系統(tǒng)中的應(yīng)用
461連續(xù)系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
462離散系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
47李雅普諾夫直接法在非線性系統(tǒng)中的應(yīng)用
471雅可比（Jacobian）矩陣法
472變量梯度法
48MATLAB在系統(tǒng)穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用
49本章要點(diǎn)
習(xí)題
第5章線性時(shí)不變系統(tǒng)的綜合
51線性時(shí)不變系統(tǒng)反饋控制的結(jié)構(gòu)及特性
511狀態(tài)反饋
512輸出反饋
513從輸出到狀態(tài)向量導(dǎo)數(shù)x·的反饋
514動(dòng)態(tài)補(bǔ)償器
515反饋控制對(duì)系統(tǒng)能控性和能觀性的影響
52閉環(huán)極點(diǎn)配置
521采用狀態(tài)反饋
522采用輸出反饋
523采用從輸出到狀態(tài)向量導(dǎo)數(shù)x·的反饋
53系統(tǒng)鎮(zhèn)定問(wèn)題
54漸進(jìn)跟蹤與干擾抑制問(wèn)題
541具有輸入變換的跟蹤控制
542具有干擾抑制

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