前言

2022年6月，《控制之美（卷1）控制理論從傳遞函數(shù)到狀態(tài)空間》問世，在其后的一年時間銷售了2萬余冊，并被評選為清華大學(xué)出版社2022年度十佳圖書。這是一個遠(yuǎn)超我預(yù)期的榮譽(yù)與成績，我倍感敬畏，也充滿感激。與此同時，我在B站的頻道也獲得了更多的關(guān)注。目前，頻道粉絲數(shù)量已經(jīng)突破了26萬，視頻的觀看量也已接近千萬。每一個讀者和頻道粉絲的信任與支持都是我前進(jìn)的動力，激勵我堅定地繼續(xù)探索和前行。

在本書中，我為大家呈現(xiàn)了一系列讀者和頻道粉絲朋友們最關(guān)注并且頻繁提問的相關(guān)控制理論內(nèi)容。這些內(nèi)容也是近年來備受關(guān)注的熱門話題，其中包括最優(yōu)控制理論、動態(tài)規(guī)劃、線性二次型調(diào)節(jié)器（LQR）、模型預(yù)測控制（MPC）以及卡爾曼濾波器。對于這些內(nèi)容，現(xiàn)有的資料既有深入研究的理論文獻(xiàn)，也有通俗易懂的科普讀物。然而，理論文獻(xiàn)常常使讀者望而卻步，而淺顯的介紹又常常流于表面，無法滿足讀者深入理解和應(yīng)用的需求。因此，在本書中，我嘗試走一條中間的路，既能深入剖析理論，又力求簡明易懂，直觀地呈現(xiàn)這些復(fù)雜的概念，為讀者提供更好的學(xué)習(xí)體驗。

為了使理論更加生動具體，本書配有大量實例。每個實例都附有完整的代碼以及詳細(xì)的代碼注釋，使讀者能直接動手實踐和驗證理論。讀者也可以從中學(xué)習(xí)案例的設(shè)計思路、實驗方法和結(jié)果分析，從而在自己的工作中運用類似的方法進(jìn)行研究和表達(dá)。本書并沒有將LQR、MPC和卡爾曼濾波器作為各自完全獨立的主題進(jìn)行討論，而是追求一種全方位的視野，將它們有機(jī)地融合在一起，并通過講解它們之間的聯(lián)系和展示綜合應(yīng)用的方法與技巧，幫助讀者構(gòu)建起更完整的控制理論框架。

在本書的編寫過程中，有幸邀請到我在Clemson大學(xué)的師弟黃軍魁博士共同參與。他深厚的學(xué)識和獨到的視角對本書的完善起到了關(guān)鍵的作用。在此，我要向他表達(dá)由衷的感謝。他的貢獻(xiàn)和努力令這本書的質(zhì)量大幅度提升，更好地實現(xiàn)了我一直以來的目標(biāo)： 以簡單的語言講述復(fù)雜的知識。

我還要感謝清華大學(xué)出版社欒大成主任和楊迪娜編輯。他們的專業(yè)素養(yǎng)、嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度和無私奉獻(xiàn)使這本書能夠更好更快地呈現(xiàn)在讀者面前。

在本書的編寫過程中，我深切懷念和感激我的父親王翼清。盡管他已經(jīng)不在我的身邊，但他對我的影響和支持在我心中永存。我要感謝我的母親宋津麗對我一如既往的鼓勵。她的支持不僅給予我動力和勇氣，還是我在人生道路上的堅實后盾。

感謝我的愛人王莎莎博士在我寫作的過程中對家庭的奉獻(xiàn)與付出，她的理解和支持讓我能夠全身心地投入寫作中。她雖然不是控制專業(yè)人士，但時常能帶給我啟迪和創(chuàng)作靈感。感謝我的兒子王逸飛，在我編寫《控制之美（卷1）控制理論從傳遞函數(shù)到狀態(tài)空間》的時候他還不會說話，只能用微笑給我無聲的鼓勵。而現(xiàn)在，每當(dāng)我遇到困難或感到疲憊時，他總能用天真的語言和深情的擁抱給我?guī)�來力量。他無條件的愛是我在寫作過程中收獲的最寶貴的財富。

最后，我要向所有的讀者和B站的粉絲表示衷心的感謝。正是你們的關(guān)注和支持、建議與批評，讓我有信心和勇氣去分享自己的經(jīng)驗和知識。我希望本書能夠為您帶來啟發(fā)和幫助，讓我們共同探索控制之美的奧妙。

由于作者水平有限，書中的缺點和不足之處在所難免，熱忱歡迎各位讀者批評指正。有關(guān)圖書的建議、意見、錯誤與指正，請發(fā)送到郵箱： ydn85@sina.cn。

王天威
2023年9月

感謝我的愛人鄭欣，你的無私奉獻(xiàn)和理解使我能夠?qū)Ｗ⒂趧?chuàng)作這本書。感謝我的女兒黃思遠(yuǎn)，你的笑容和純真讓我在寫作的過程中獲得無限的靈感和動力。同樣感謝我的母親陳淑清、父親黃錦華，感謝你們一直以來的支持和鼓勵。此外，特別感謝我的師兄王天威邀請我共同編寫此書，他的智慧、創(chuàng)意和奉獻(xiàn)精神為本書增添了獨特的價值。感謝他在整個過程中的辛勤工作和大力支持，幫助我排除了種種疑慮，鼓勵我攻克重重難關(guān)。

黃軍魁
2023年9月