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本书以线性控制系统为主要研究对象，从基础概念理论、控制系统分析与设计等方面对现代控制理论进行由浅入深的介绍。本书的主要内容包括绪论、动态系统的状态空间模型及变换、线性系统动态分析、线性系统的能控性和能观性分析、李雅普诺夫稳定性分析、状态反馈与状态观测器、典型动力系统的控制。本书兼顾理论性与工程性，各章均介绍了使用MATLAB软件辅助相关理论分析的方法，同时在本书的例题与习题中加入了大量具有实际工程背景的案例。

绪论
第1章  动态系统的状态空间模型及变换
    1.1  引言
    1.2  动态系统的状态空间模型
        1.2.1  状态变量的概念
        1.2.2  状态空间表达式
        1.2.3  状态空间模型框图
        1.2.4  建立状态空间模型
    1.3  动态系统状态空间模型的线性变换
        1.3.1  动态系统状态空间模型的非唯一性
        1.3.2  动态系统状态空间模型的约当标准型
        1.3.3  从状态空间模型求取传递函数阵
        1.3.4  子系统组合后的传递函数阵
    1.4  线性时变系统和非线性系统的状态空间模型
        1.4.1  线性时变系统
        1.4.2  非线性系统
    1.5  MATLAB在动态系统状态空间模型中的应用
    小结
    人物小传——钱学森
    习题1
第2章  线性系统动态分析
    2.1  引言
    2.2  线性定常齐次状态空间表达式的解
    2.3  线性定常系统的状态转移矩阵
        2.3.1  线性定常系统状态转移矩阵的定义
        2.3.2  线性定常系统状态转移矩阵的运算性质
        2.3.3  线性定常系统状态转移矩阵的计算方法
    2.4  线性定常非齐次状态方程的解
    2.5  线性时变系统状态方程的解
        2.5.1  线性时变系统状态转移矩阵的求解
        2.5.2  线性时变系统状态转移矩阵的性质
        2.5.3  线性时变非齐次状态方程的解
    2.6  连续状态方程的离散化
        2.6.1  线性定常连续状态方程的离散化
        2.6.2  线性时变连续状态方程的离散化
        2.6.3  连续状态方程离散化的近似解
    2.7  离散状态方程的解
        2.7.1  递推法求解线性离散状态方程
        2.7.2  Z变换法求解线性定常离散状态方程
    2.8  MATLAB在线性系统动态分析中的应用
        2.8.1  应用MATLAB计算线性定常系统的状态转移矩阵
        2.8.2  应用MATLAB求线性定常系统的时间响应
        2.8.3  应用MATLAB变连续状态空间模型为离散状态空间模型
        2.8.4  应用MATLAB求离散时间系统的状态转移矩阵
    小结
    人物小传——杨嘉墀
    习题2
第3章  线性系统的能控性和能观性分析
    3.1  引言
    3.2  线性定常系统的能控性
        3.2.1  能控性定义
        3.2.2  线性定常连续系统能控性判据
        3.2.3  线性定常连续系统的输出能控性
    3.3  线性定常系统的能观性
        3.3.1  能观性定义
        3.3.2  线性定常连续系统能观性判据
    3.4  线性定常离散系统的能控性与能观性
        3.4.1  线性定常离散系统的能控性
        3.4.2  线性定常离散系统的能观性
    3.5  对偶原理
        3.5.1  对偶关系
        3.5.2  对偶原理
    3.6  能控标准型和能观标准型
        3.6.1  单输入系统的能控标准型
        3.6.2  单输出系统的能观标准型
        3.6.3  非奇异线性变换的不变特性
    3.7  线性系统的结构分解
        3.7.1  按能控性分解
        3.7.2  按能观性分解
        3.7.3  按能控且能观性分解
    3.8  传递函数阵的状态空间实现
        3.8.1  实现问题的基本概念
        3.8.2  系统的标准型实现
        3.8.3  传递函数阵的最小实现
        3.8.4  传递函数阵能控性和能观性的分析
    3.9  MATLAB在能控性和能观性分析中的应用
    小结
    人物小传——张钟俊
    习题3
第4章  李雅普诺夫稳定性分析
    4.1  引言
    4.2  稳定性
        4.2.1  平衡状态
        4.2.2  李雅普诺夫意义下的稳定性
        4.2.3  渐近稳定性
        4.2.4  大范围（全局）渐近稳定性
        4.2.5  不稳定性
    4.3  李雅普诺夫稳定性判定方法
        4.3.1  李雅普诺夫第一法（间接法）
        4.3.2  李雅普诺夫第二法（直接法）
    4.4  李雅普诺夫方法在线性系统中的应用
        4.4.1  线性定常连续系统渐近稳定性的判别
        4.4.2  线性定常离散系统渐近稳定性的判别
    4.5  李雅普诺夫方法在非线性系统中的应用
    4.6  MATLAB在李雅普诺夫稳定性分析中的应用
        4.6.1  李雅普诺夫第一法
        4.6.2  李雅普诺夫第二法
        4.6.3  李雅普诺夫方法在实际问题中的应用
    小结
    人物小传——高为炳
    习题4
第5章  状态反馈与状态观测器
    5.1  引言
    5.2  状态反馈与输出反馈
        5.2.1  状态反馈
        5.2.2  输出反馈
    5.3  反馈控制对能控性与能观性的影响
    5.4  闭环系统极点配置
        5.4.1  采用状态反馈配置闭环系统极点
        5.4.2  采用线性非动态输出反馈至参考输入配置闭环系统极点
        5.4.3  镇定问题
    5.5  解耦控制
        5.5.1  前馈补偿器解耦
        5.5.2  状态反馈解耦
    5.6  状态观测器
        5.6.1  全维观测器的构造思想
        5.6.2  闭环状态观测器极点配置
        5.6.3  降维观测器
        5.6.4  采用状态观测器的状态反馈系统
    5.7  MATLAB在闭环极点配置及状态观测器设计中的应用
        5.7.1  用MATLAB求解闭环极点配置问题
        5.7.2  用MATLAB设计状态观测器
    小结
    人物小传——关肇直
    习题5
第6章  典型动力系统的控制
    6.1  倒立摆系统
        6.1.1  倒立摆系统模型
        6.1.2  极点配置控制设计
    6.2  电液控制系统
        6.2.1  电液控制系统模型
        6.2.2  控制器设计
        6.2.3  控制系统仿真
    6.3  四旋翼无人机
        6.3.1  四旋翼无人机动力学模型
        6.3.2  模型线性化
        6.3.3  能控性与能观性分析
        6.3.4  结构分解
        6.3.5  状态观测器设计
        6.3.6  仿真结果
    小结
    人物小传——韩京清
参考文献

现代控制理论基础是自动化等相关专业的核心课程之一，兼具高度的数理理论特征与极强的工程实践背景。本课程涉及线性代数、电路、模拟电子技术、数字电子技术等前置专业课程，紧密衔接自动控制原理课程。同时作为自动化等相关专业的高阶课程，本课程可以服务于相关专业本科阶段的各类实践课程与设计课程。
自1948年维纳发表《控制论》和1954年钱学森著《工程控制论》以来，对控制理论的研究日益深入，研究工具也逐渐丰富。同时随着微电子技术、信息技术等的蓬勃发展，以及智能化、自主化浪潮的到来，人们对更复杂更大型系统的需求越来越高，这种需求也刺激着控制理论的进一步发展。
作者多年来潜心于控制理论的研究与教学工作，深切感受到一本能够兼顾理论性与实用性、基础性与前沿性的现代控制理论基础教材之重要。为深入贯彻党的二十大精神，全面提高人才自主培养质量，全力造就创新人才，我们组织编写了此书。本书第1～5章对动态系统的状态空间模型、线性系统动态分析、线性系统的能控性和能观分析、李雅普诺夫稳定性、状态反馈与状态观测器等内容进行了深入浅出的介绍。第6章借助典型工程案例对前述知识的实际应用进行了举例分析，旨在为阅读本书的读者加深对相关知识的理解，为从事相关研发的工作者提供参考。本书兼顾理论性与工程性，各章均介绍了使用MATLAB软件辅助相关理论分析的方法，同时在本书的例题与习题中加入了大量具有实际工程背景的案例，希望使用本书的读者可以借此打破理论研究与工程应用的隔阂。
为了方便本课程的教学，本书配有教学课件、MATLAB代码等资源，需要相关资源的读者可登录华信教育资源网（www.hxedu.com.cn），注册后免费下载。
本书由高强主编，并负责全书的统稿工作。具体编写分工如下：高强编写绪论，吉月辉编写第1章，杨森编写第2章，宋雨编写第3章，贾超编写第4章，刘俊杰编写第5章，第6章由上述老师共同编写。在本书编写过程中，谷海青老师给予了极大帮助，在此表示衷心感谢。同时对支持本书编写与出版的所有人员表示诚挚的谢意。
由于作者水平有限，书中难免存在不足与疏漏之处，恳请读者给予批评指正。

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