本书以单输入-单输出线性定常系统为背景，系统介绍了现代控制理论的基础知识。这些基础知识包括现代控制理论的数学基础——矩阵、状态空间法的基本概念、状态空间法的表达方式、线性定常系统的运动、系统的能控性和可观测性、系统的状态反馈与极点配置、线性系统的最优控制以及李雅普诺夫稳定性分析。
现代控制理论的理论性较强，应用的数学知识较多且内容抽象，为了便于读者理解和掌握现代控制理论的基础知识，本书引入MATLAB仿真软件来加深读者对现代控制理论基础知识的理解，其目的就是为读者提供另一种掌握现代控制理论知识的途径。
本书注重现代控制理论的应用性，基本原理与方法阐述透彻，层次分明，篇幅简练，内容精选，且每章均附有小结和习题，书后还附有拓展阅读和各章的习题答案供教师和学生及工程技术人员参考。
本书适合作为应用型大学自动控制专业及其相近专业的本科生和大专生的教材，也可供从事自动控制方面工作的工程技术人员参考使用。

第1章 线性代数基础知识
1.1 行列式
1.1.1 n阶行列式的定义
1.1.2 行列式的性质
1.1.3 行列式的计算
1.2 行列式按行（列）展开
1.3 矩阵
1.3.1 矩阵的基本概念
1.3.2 矩阵的基本运算
1.3.3 逆阵
1.4 MATLAB在线性代数中的应用
1.4.1 矩阵
1.4.2 矩阵的运算
本章小结
习题
第2章 状态空间法概述
2.1 状态空间法的基本概念
2.1.1 现代控制理论与经典控制理论的比较
2.1.2 状态变量、状态向量和状态空间
2.2 状态空间法的建立
2.2.1 状态空间法的组成
2.2.2 状态空间法的特点
本章小结
习题
第3章 状态空间法的表达方式
3.1 一般时域描述转换为状态空间描述
3.1.1 微分方程转换为状态空间描述的工作原理
3.1.2 微分方程转换为状态空间描述的示例
3.2 系统的频域描述转换为状态空间描述
3.2.1 系统的频域描述转换为状态空间描述的工作原理
3.2.2 系统的频域描述转换为状态空间描述的示例
3.2.3 用MATLAB求频域描述转换为状态空间描述
3.3 系统结构框图转换为状态空间描述
3.3.1 系统结构框图转换为状态空间描述的工作原理
3.3.2 系统的结构框图转换为状态空间描述的示例
3.4 传递函数的状态空间最小实现问题
3.5 由状态空间表达式到传递函数矩阵的转换
本章小结
习题
第4章 线性定常系统的运动
4.1 状态转移矩阵
4.1.1 状态转移矩阵的概念
4.1.2 状态转移矩阵的性质
4.1.3 状态转移矩阵的计算
4.2 线性定常系统的运动
4.2.1 线性定常系统的自由运动的计算
4.2.2 线性定常系统的受控运动的计算
本章小结
习题
第5章 系统的能控性和可观测性
5.1 系统的能控性和可观测性的概念
5.1.1 线性控制系统的能控性定义
5.1.2 线性控制系统的可观测性定义
5.2 线性定常单输入-单输出系统的能控性判据
5.2.1 能控性判据
5.2.2 对角线规范型判据
5.2.3 能控性的s域判据
5.2.4 线性定常系统的完全输出能控性判据
5.2.5 用MATLAB求系统的能控性
5.3 线性定常系统的可观测性判据
5.3.1 可观测性判据
5.3.2 对角线规范型判据
5.3.3 可观测性的s域判据
5.3.4 用MATLAB求系统的可观测性
5.4 对偶原理
5.5 能控标准型和可观测标准型
5.5.1 单输入-单输出能控标准型
5.5.2 单输入-单输出系统的可观测标准型
本章小结
习题
第6章 状态反馈与状态观测器
6.1 单输入-单输出系统的状态反馈和输出反馈
6.1.1 状态反馈
6.1.2 输出反馈
6.1.3 两种反馈形式的特点
6.2 极点配置法
6.2.1 极点配置的定义
6.2.2 状态反馈的极点配置
6.2.3 用MATLAB求状态反馈的极点配置
6.3 状态重构问题
6.3.1 状态观测器的极点配置
6.3.2 闭环系统的等价性
6.3.3 带观测器的闭环控制系统
本章小结
习题
第7章 变分法与最优控制
7.1 最优控制的基本概念
7.1.1 什么是最优控制
7.1.2 最优控制的几种性能指标
7.2 变分法及其应用
7.2.1 什么是泛函数
7.2.2 无约束条件的变分法
7.2.3 有约束条件的泛函极值问题
7.2.4 变分法求解最优控制问题
本章小结
习题
第8章 李雅普诺夫稳定性分析
8.1 李雅普诺夫第二法
8.1.1 李雅普诺夫稳定性概述
8.1.2 二次型及其定号性
8.2 李雅普诺夫稳定性定义
8.3 李雅普诺夫稳定性定理
8.4 线性定常系统的李雅普诺夫稳定性分析
本章小结
习题
参考文献
拓展阅读
习题答案