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本書以線性系統(tǒng)理論為主線介紹了現(xiàn)代控制理論的基礎知識，內(nèi)容包括控制理論的發(fā)展、研究范圍，現(xiàn)代控制的數(shù)學基礎，線性控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述、可控性與可觀性，線性定常系統(tǒng)的反饋結(jié)構(gòu)及狀態(tài)觀測器，系統(tǒng)穩(wěn)定性及其李雅普諾夫穩(wěn)定性等，并將MATLAB語言的知識穿插到各章節(jié)內(nèi)容中，有利于培養(yǎng)學生利用計算機解決實際問題的能力�！　”緯仉y點突出、概念清晰、內(nèi)容精煉、簡明易懂，可作為高等學校自動化、電氣類、機電類各專業(yè)現(xiàn)代控制理論課程的教材，也可作為其他相關(guān)理工科學生和工程技術(shù)人員的實踐參考書。

線性系統(tǒng)理論是現(xiàn)代控制理論的基礎，也是目前理論上*完善、技術(shù)上*成熟、工程應用*廣泛的一個分支。本書以線性系統(tǒng)理論的基本內(nèi)容為基礎，以系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述、線性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性分析、線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)反饋綜合為主要內(nèi)容，可幫助讀者正確理解和掌握其中*基礎又*重要的概念、原理，以及分析、綜合系統(tǒng)的方法。全書共分6章，第1章為緒論，介紹了控制理論的發(fā)展、研究范圍及分支；第2章對所用的數(shù)學知識進行了集中介紹；第3章為線性控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述；第4章為線性控制系統(tǒng)的可控性與可觀性；第5章介紹了線性定常系統(tǒng)的反饋結(jié)構(gòu)及狀態(tài)觀測器；第6章介紹了系統(tǒng)穩(wěn)定性及其李雅普諾夫穩(wěn)定性。特別地，第3至6章還介紹了現(xiàn)代控制領(lǐng)域*流行的MATLAB軟件的應用，以此來分析和解決控制系統(tǒng)中的問題。另外，本書例題、習題豐富，利于學生自學。本書力求在不影響內(nèi)容系統(tǒng)性和理論嚴謹性的前提下，盡量簡化或避免過多的數(shù)學推導，而注重系統(tǒng)的物理概念。各高校老師可以根據(jù)本校專業(yè)設置的特點及需求，適當?shù)剡x擇授課內(nèi)容。本書由海軍工程大學電氣工程學院王家林副教授、孫盼副研究員擔任主編，李成縣、孫軍、侯佳欣、何笠擔任副主編。本書是課程組在總結(jié)多年教學和科研經(jīng)驗的基礎上，結(jié)合國內(nèi)外現(xiàn)代控制理論發(fā)展及應用現(xiàn)狀，參考了國內(nèi)外眾多經(jīng)典教材，經(jīng)反復研討編寫而成的。書中參考并引用了相關(guān)機構(gòu)和學者的文獻，在此一并表示感謝。由于作者水平有限，書中錯誤或欠妥之處在所難免，懇請各位讀者批評指正。

第1章緒論（1)

1.1控制理論的發(fā)展（1)

1.1.1控制理論發(fā)展初期及經(jīng)典控制理論階段（1)

1.1.2現(xiàn)代控制理論階段（6)

1.1.3智能控制理論階段（8)

1.2現(xiàn)代控制理論的研究范圍及分支（9)

習題（9)

第2章現(xiàn)代控制數(shù)學基礎（11)

2.1矩陣代數(shù)基礎（11)

2.1.1矩陣代數(shù)（11)

2.1.2矩陣變換（12)

2.1.3矩陣微積分（14)

2.1.4凱萊哈密爾頓定理（15)

2.1.5狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣（18)

2.1.6狀態(tài)向量的線性變換（19)

2.1.7系統(tǒng)特征值與特征向量（21)

2.1.8標量函數(shù)的符號性質(zhì)（22)

2.1.9二次型標量函數(shù)（22)

2.1.10希爾維斯特判據(jù)（24)

2.2z變換（24)

2.2.1z變換定義（24)

2.2.2z變換方法（25)

2.2.3z變換性質(zhì)（28)

2.2.4z反變換（29)

2.3泛函及其變分法（31)

習題（33)

現(xiàn)代控制理論目錄第3章線性控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述（35)

3.1控制系統(tǒng)狀態(tài)空間描述的基本概念（35)

3.1.1系統(tǒng)的基本概念（35)

3.1.2系統(tǒng)數(shù)學描述的基本概念（36)

3.1.3系統(tǒng)狀態(tài)描述的基本概念（36)

3.2控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式（37)

3.2.1狀態(tài)空間表達式（37)

3.2.2狀態(tài)空間表達式的一般形式（39)

3.2.3狀態(tài)空間表達式的矢量結(jié)構(gòu)圖（39)

3.2.4狀態(tài)空間表達式的模擬結(jié)構(gòu)圖（40)

3.3線性定常連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)空間的數(shù)學模型（41)

3.3.1線性定常連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)空間的數(shù)學模型的建立（41)

3.3.2線性定常連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)空間的解（51)

3.3.3系統(tǒng)的傳遞函數(shù)矩陣（58)

3.4線性離散系統(tǒng)狀態(tài)空間數(shù)學模型的建立及其求解（63)

3.4.1單輸入單輸出線性離散系統(tǒng)動態(tài)方程的建立（63)

3.4.2定常連續(xù)系統(tǒng)動態(tài)方程的離散化（65)

3.4.3定常離散系統(tǒng)動態(tài)方程的解（66)

3.3.4線性時變連續(xù)系統(tǒng)的離散化（68)

3.5基于MATLAB的控制系統(tǒng)狀態(tài)空間描述與求解（69)

習題（73)

第4章線性控制系統(tǒng)的可控性與可觀性（79)

4.1線性控制系統(tǒng)的可控性（79)

4.1.1可控性定義（79)

4.1.2線性定常系統(tǒng)狀態(tài)可控性判據(jù)（80)

4.1.3系統(tǒng)矩陣為對角陣、約當陣的可控性判據(jù)（83)

4.1.4輸出可控性（84)

4.2線性定常連續(xù)系統(tǒng)可觀性（86)

4.2.1可觀性定義（86)

4.2.2線性定常連續(xù)系統(tǒng)的可觀性判據(jù)（87)

4.2.3系統(tǒng)矩陣為對角陣、約當陣的可觀性判據(jù)（89)

4.3線性離散系統(tǒng)的可控性與可觀性（89)

4.3.1線性離散系統(tǒng)的可控性（90)

4.3.2線性離散系統(tǒng)的可觀性（92)

4.3.3連續(xù)系統(tǒng)離散化后的可控性和可觀性（94)

4.4狀態(tài)空間的線性變換（96)

4.4.1可控規(guī)范型的實現(xiàn)（96)

4.4.2可觀規(guī)范型的實現(xiàn)（99)

4.4.3對角規(guī)范型和約當規(guī)范型的實現(xiàn)（101)

4.4.4對偶原理（104)

4.5線性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解（105)

4.5.1按可控性分解（106)

4.5.2按可觀性分解（108)

4.5.3按可控性和可觀性進行分解（109)

4.5.4狀態(tài)子空間相關(guān)說明（112)

4.6利用MATLAB分析系統(tǒng)的可控性與可觀性（113)

習題（115)

第5章線性定常系統(tǒng)的反饋結(jié)構(gòu)及狀態(tài)觀測器（121)

5.1反饋控制系統(tǒng)的基本概念（121)

5.1.1狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)（121)

5.1.2輸出反饋控制系統(tǒng)（124)

5.2狀態(tài)觀測器（127)

5.2.1狀態(tài)觀測器定義（127)

5.2.2狀態(tài)觀測器的存在性（128)

5.2.3狀態(tài)觀測器的實現(xiàn)（130)

5.2.4反饋矩陣的設計（130)

5.3利用MATLAB設計系統(tǒng)的狀態(tài)負反饋和狀態(tài)觀測器（133)

5.3.1狀態(tài)負反饋閉環(huán)系統(tǒng)的極點配置（133)

5.3.2狀態(tài)觀測器的設計（134)

5.3.3帶狀態(tài)觀測器的閉環(huán)系統(tǒng)極點配置（137)

習題（138)

第6章系統(tǒng)穩(wěn)定性及其李雅普諾夫穩(wěn)定性（143)

6.1李雅普諾夫穩(wěn)定性定義（143)

6.2李雅普諾夫穩(wěn)定性判別方法（145)

6.2.1李雅普諾夫間接法（法）（145)

6.2.2李雅普諾夫直接法（第二法）（145)

6.3利用MATLAB分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性（149)

習題（151)

參考文獻（155)

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