现代控制理论是建立在状态空间法基础上的一种控制理论与方法，是自动控制理论的一个重要组成部分。本书反映现代控制理论的发展和趋势，以加强基础、突出思维和培养能力为原则，详细介绍了基于状态空间模型的线性系统分析和综合方法，包括控制系统的状态空间描述、线性系统的运动分析、线性系统的能控性与能观性、稳定性理论与李雅普诺夫方法、线性时不变系统的综合和控制方法。在此基础上，还给出了MATLAB仿真算例和工程应用案例，便于读者用MATLAB软件解决控制系统的分析和设计问题。
本书可作为高等学校自动化专业本科生教材，也可作为其他相关专业本科生或控制科学与工程学科研究生及相关领域工程技术人员的参考书。
★本书是作者在总结十余年教学经验的基础上，参考已出版的同类教材编写而成，反映了当前技术发展的主流和趋势。
★给出了相应的MATLAB函数和工程应用举例，便于读者利用MATLAB软件来培养分析问题和解决问题的能力。
★课程思政引入教学课件中，每章节开头思政引领，精选引语和提供导读。通过课程思政与教学内容的融合，培养学生爱国奉献的科学精神和爱国情怀。
教材是学校教育教学、推进立德树人的关键要素，是国家意志和社会主义核心价值观的集中体现，是解决培养什么人、怎样培养人、为谁培养人这一根本问题的核心载体。随着科学技术的快速发展和高等教育改革的深入，为实现兼顾课程思政与工程教育双重要求，本书编者在原有版本基础上对第1版教材进行修订和优化。
修订的主要内容包括：
1）由于教学计划的调整，课程授课学时减少，为适应新的教学大纲和教学计划要求，将第1版35节中的能控标准Ⅱ型和能观标准Ⅰ型、54节解耦控制、62节状态估计与卡尔曼滤波、63节系统辨识和64节自适应控制相关内容删除。
2）为了更好地帮助学生梳理章节内容，提取知识重点、课程难点和能力要求，在每章的开始和结尾处分别增加了学习目标和本章要点。
3）将课程思政引入教学课件中，每章节开头思政引领，精选引语和提供导读。通过课程思政与教学内容的融合，培养学生爱国奉献的科学精神和爱国情怀。
4）新版教材提供了丰富的数字化教学资源，包括教学大纲、教学课件、高质量教学视频、课后练习答案等，教学微课以二维码形式在书中相应位置出现，随扫随学。另外，与本书配套的数字课程现代控制理论在爱课程平台（https://wwwicourse163org/course/CHD-1461786182?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg_）和智慧树平台（https://coursehomezhihuishucom/courseHome/1000000483）上线，读者可以登录相关平台进行在线学习。
修订后本书以状态空间法为基础，系统阐述了现代控制理论的基本原理及其分析综合方法，主要内容包括线性系统的状态空间描述、线性系统的运动分析、线性系统的能控性和能观测性、李雅普诺夫稳定性分析以及线性系统的状态综合等。在此基础上，简单介绍了状态估计与卡尔曼滤波的基本理论与内容，以开阔学生视野，为学生在研究生阶段的进一步学习打下基础。
在编写方法上，仍保持第1版的特色。突出现代控制理论的物理概念和工程背景，并在每一章节的后给出对应的MATLAB仿真算例，加强学生系统分析、工程设计与实践能力的培养。本书论述清楚，基本概念、定理和定义等叙述准确、易懂，定理证明严密、规范，可读性好，便于自学。
本书由长安大学闫茂德教授、胡延苏副教授和西北工业大学高昂副教授共同编写。其中，闫茂德编写了绪论、第4章和第5章；高昂编写了第2章和第6章；胡延苏编写了第1章和第3章。全书由闫茂德教授整理定稿。
由于编者水平有限，书中难免有遗漏和不当之处，敬请广大读者批评指正。
第2版前言
第1版前言
绪论
01控制理论的发展回顾
02现代控制理论的研究范围及其分支
03经典控制理论与现代控制理论的研究与比较
04设计一个控制系统的基本步骤
05MATLAB仿真平台
06本书的内容和特点
第1章控制系统的状态空间描述
11状态空间的基本概念
111系统的基本概念
112系统数学描述的基本概念
113系统状态描述的基本概念
12控制系统的状态空间表达式
121状态空间表达式
122状态空间表达式的一般形式
123状态空间表达式的向量结构图
124状态空间表达式的模拟结构图
13控制系统状态空间表达式的建立
131由系统框图建立状态空间表达式
132由机理法建立状态空间表达式
133由传递函数或微分方程建立状态空间表达式
14线性系统的传递函数矩阵
141由状态空间表达式求传递函数矩阵
142组合系统的传递函数矩阵
15线性系统的数学模型变换
151线性变换
152系统特征值与特征向量
153通过线性变换将状态空间表达式化为规范型
154传递函数的并联型实现
16离散系统的状态空间描述
161离散系统的状态空间表达式
162由差分方程建立状态空间表达式
163由离散系统状态空间表达式求脉冲传递函数矩阵
17非线性系统近似（局部）线性化后的状态空间表达式
18MATLAB在系统数学模型中的应用
181线性系统的数学模型
182传递函数模型与状态空间模型的相互转换
183线性系统的线性变换
19本章要点
习题
第2章线性系统的运动分析
21线性定常系统状态方程的解
211齐次状态方程的解
212状态转移矩阵的运算性质
213状态转移矩阵的计算方法
214非齐次状态方程的解
22线性时变系统状态方程的解
221齐次状态方程的解
222状态转移矩阵的运算性质
223状态转移矩阵的计算方法
224非齐次状态方程的解
23线性离散系统状态方程的解
231迭代法
232Z变换法
24线性连续系统的离散化
241线性定常连续系统的离散化
242线性时变连续系统的离散化
243近似离散化
25MATLAB在线性系统动态分析中的应用
251MATLAB求解线性定常系统的状态转移矩阵
252MATLAB求解定常系统的时间响应
253MATLAB变换连续状态空间模型为离散状态空间模型
26本章要点
习题
第3章线性系统的能控性与能观性
31线性连续系统的能控性
311线性连续系统能控性定义
312线性定常连续系统的能控性判据
313线性时变连续系统的能控性判据
32线性连续系统的能观性
321线性连续系统能观性定义
322线性定常连续系统的能观性判据
323线性时变连续系统的能观性判据
33线性离散系统的能控性和能观性
331线性离散系统能控性定义
332线性定常离散系统能控性判据
333线性离散系统能观性定义
334线性定常离散系统能观性判据
34线性系统能控性和能观性的对偶关系
341对偶系统
342对偶原理
35能控规范型与能观规范型
351单输入系统的能控规范型
352单输出系统的能观规范型
36线性系统的结构分解
361按约当规范型分解
362按能控性分解
363按能观性分解
364按能控能观性分解
37传递函数矩阵的实现问题
371实现问题的基本概念
372系统的规范型实现
373传递函数矩阵的小实现
38传递函数矩阵与能控性和能观性的关系
39MATLAB在系统能控性和能观性分析中的应用
310本章要点
习题
第4章稳定性理论与李雅普诺夫方法
41稳定性基本概念
411外部稳定性
412内部稳定性
413外部稳定性与内部稳定性的关系
42李雅普诺夫稳定性的基本概念
421平衡状态
422范数
423李雅普诺夫稳定性的定义
43李雅普诺夫间接法
431线性系统的稳定判据
432非线性系统的稳定判据
44李雅普诺夫直接法
441李雅普诺夫直接法的基本思想
442二次型函数及其定号性
443李雅普诺夫稳定性定理
45李雅普诺夫直接法在线性时不变系统中的应用
451连续系统的李雅普诺夫稳定性分析
452离散系统的李雅普诺夫稳定性分析
46李雅普诺夫直接法在线性时变系统中的应用
461连续系统的李雅普诺夫稳定性分析
462离散系统的李雅普诺夫稳定性分析
47李雅普诺夫直接法在非线性系统中的应用
471雅可比（Jacobian）矩阵法
472变量梯度法
48MATLAB在系统稳定性分析中的应用
49本章要点
习题
第5章线性时不变系统的综合
51线性时不变系统反馈控制的结构及特性
511状态反馈
512输出反馈
513从输出到状态向量导数x·的反馈
514动态补偿器
515反馈控制对系统能控性和能观性的影响
52闭环极点配置
521采用状态反馈
522采用输出反馈
523采用从输出到状态向量导数x·的反馈
53系统镇定问题
54渐进跟踪与干扰抑制问题
541具有输入变换的跟踪控制
542具有干扰抑制
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