“现代控制理论”是自动化领域的一门重要的专业理论基础课程。本书适应工程与应用类高等学校自动化及相近专业的需要，以加强基础、突出处理问题的思维方法、培养学生分析问题和解决问题的能力为原则，力图结合系统的物理概念，深入浅出地阐述现代控制理论的最基本内容。全书共6章，主要包括：状态空间分析法，系统的状态空间模型和各种标准型的建立，系统的运动分析，能控性与能观测性，结构分解和实现问题，李雅普诺夫稳定性理论，极点配置、状态观测器设计等。在介绍系统分析和控制系统设计方法的同时，给出相应的MATLAB函数，便于读者利用MATLAB软件来有效求解控制系统的计算和仿真问题，以加深对概念和方法的理解。最后介绍两个工程实例，以归纳和总结状态空间分析法和具体应用。本书提供配套电子课件、MATLAB程序代码等。 本书可供高等院校自动化、电气工程及其自动化、电子信息、测控及其他相关专业作为教材使用，也可供相关工程技术人员学习参考。

王春侠，副教授，任教于陕西理工学院电气工程学院。主要从事自动化学科的教学与研究工作。主讲自动控制原理、现代控制理论、控制系统仿真与CAD等课程。主持、参与科研项目多项，发表科技论文10余篇。

目 录绪论10.1 经典控制理论10.2 现代控制理论20.3 本书的内容和特点3第1章 线性系统的状态空间模型41.1 状态空间分析法41.1.1 例子41.1.2 状态变量和状态向量61.1.3 状态空间和状态空间模型61.2 状态空间模型的建立101.2.1 由系统机理建立状态空间模型101.2.2 由系统框图求状态空间模型131.3 由外部模型化为内部模型及其标准型151.3.1 传递函数中没有零点时的标准Ⅰ型和标准Ⅱ型实现161.3.2 传递函数有零点时的标准Ⅰ型和标准Ⅱ型实现191.3.3 约当标准型261.4 由状态空间方程求传递函数阵311.4.1 传递函数阵的定义321.4.2 由状态空间模型求传递函数阵321.5 离散时间系统的状态空间模型351.5.1 状态空间方程351.5.2 状态结构图371.6 状态向量的线性变换381.6.1 状态向量的线性变换381.6.2 系统特征值的不变性391.6.3 化系统矩阵A为标准型421.7 系统模型的MATLAB表示及其相互转换541.7.1 系统模型间的转换541.7.2 系统的非奇异线性变换与状态空间标准型57习题60第2章 线性系统的运动分析622.1 状态方程的齐次解（自由解）622.2 状态转移矩阵642.3 线性系统的运动分析732.3.1 线性系统的运动规律732.3.2 特定输入下线性系统的状态响应752.4 连续系统的时间离散化782.4.1 问题的提出782.4.2 三点基本假设782.4.3 线性定常连续系统状态空间方程的离散化792.4.4 近似离散化812.5 线性定常离散系统的运动分析822.5.1 线性定常离散系统齐次状态方程的解822.5.2 状态转移矩阵822.5.3 线性定常离散系统状态方程的解842.6 MATLAB在线性系统的运动分析中的应用882.6.1 计算系统的状态转移矩阵882.6.2 求解状态方程89习题92第3章 线性系统的能控性与能观测性953.1 线性连续系统的能控性953.1.1 状态能控性的含义953.1.2 状态能控性的定义973.1.3 状态能控性判据973.1.4 线性定常连续系统的输出能控性1023.2 线性连续系统的能观测性1033.2.1 状态能观测性的含义1033.2.2 状态能观测性的定义1043.2.3 线性定常连续系统的状态能观测性判别1053.3 线性离散系统的能控性与能观测性1093.3.1 线性定常离散系统的状态能控性与能达性1093.3.2 线性定常离散系统的状态能观测性1123.3.3 离散化线性定常系统的状态能控性和能观测性1143.4 能控性与能观测性的对偶关系1153.5 能控标准型与能观测标准型1173.5.1 系统的能控标准型1173.5.2 单变量系统的能观测标准型1223.6 线性定常系统的结构分解1243.6.1 能控性结构分解1253.6.2 能观测性结构分解1283.6.3 系统状态的标准分解1293.7 传递函数矩阵的实现问题1333.7.1 SISO系统的实现1333.7.2 MIMO系统的实现1373.8 MATLAB在线性系统的能控性与能观测性分析中的应用143习题150第4章 控制系统的稳定性分析1534.1 李雅普诺夫稳定性的基本概念1534.1.1 平衡状态1534.1.2 李雅普诺夫稳定性定义1544.2 李雅普诺夫判定稳定性的方法1564.2.1 李雅普诺夫第一方法1564.2.2 李雅普诺夫第二方法1594.3 李雅普诺夫第二方法在线性系统分析中的应用1674.3.1 线性定常连续系统稳定性分析1674.3.2 线性定常离散系统的稳定性分析1704.4 线性定常系统的稳定性分析1734.5 MATLAB在控制系统的稳定性分析中的应用176习题178第5章 线性定常系统的综合1805.1 反馈控制结构1805.2 极点配置1825.2.1 采用状态反馈配置极点1825.2.2 具有输入变换器和串联补偿器的状态反馈极点配置1875.2.3 跟踪控制器设计1895.2.4 输出反馈极点配置1935.3 状态重构与状态观测器的设计1945.3.1 状态重构原理1945.3.2 全维状态观测器的设计1965.3.3 降维状态观测器的设计1985.4 带观测器状态反馈系统的综合2045.4.1 系统的结构与数学模型2045.4.2 闭环系统的基本特性2055.5 MATLAB在线性系统的综合中的应用208习题209第6章 状态空间分析法在工程中的应用2116.1 单倒立摆控制系统的状态空间设计2116.2 大型桥式吊车行车控制系统的状态空间设计2166.2.1 调节对象——桥式吊车（行车）状态空间方程的建立2166.2.2 行车系统的性能分析2206.2.3 利用极点配置法设计全状态反馈调节器2226.2.4 全维状态观测器设计225参考文献230