本书主要介绍基于状态空间模型的线性定常系统理论。书中系统介绍了输入输出规范型理论，并用之解决了极点配置、不变因子配置、解耦控制、最小相位系统的输出反馈镇定、输出跟踪和状态跟踪等问题；详细讨论了函数能控能观性、强能控能观性、强能检测性和强能稳性等与不变零点有关的系统量，并将之与系统结构分解和设计问题相联系，深刻地揭示了线性系统的结构特点；充分利用二次最优性能指标的特殊性，完整介绍了基于配方法的二次最优控制理论；全面讨论了观测器设计问题，在统一的框架下介绍了全维/降维/函数观测器、对偶观测器-控制器、未知输入观测器以及干扰观测器的设计理论。本书既有基础知识，也有先进理论，还有部分最新研究进展，特别是包含了作者的部分研究成果。 本书可作为控制科学与工程、系统科学、运筹学与控制论、应用数学等相关学科的研究生教材或者教学参考书，也可供相关专业教学与科研人员和工程技术人员参考。

前言
符号表
第1章 状态空间模型与解
1.1 状态空间模型
1.1.1 动态系统
1.1.2 状态和状态空间模型
1.1.3 线性系统模型
1.2 非线性系统的线性化
1.2.1 近似线性化
1.2.2 精确线性化
1.3 状态空间模型与传递函数
1.3.1 状态空间模型的传递函数
1.3.2 传递函数的状态空间模型
1.4 线性系统的解
1.4.1 解的含义和性质
1.4.2 状态转移矩阵与解
1.4.3 脉冲响应
1.5 矩阵指数与解
1.5.1 状态转移矩阵与矩阵指数
1.5.2 矩阵指数的性质
1.5.3 矩阵指数的计算
1.5.4 线性系统的模态
1.6 极点和零点
1.6.1 传递函数矩阵的极点和传输零点
1.6.2 状态空间模型的极点和不变零点
1.6.3 线性系统的可逆性与不变零点
1.6.4 不变零点的系统意义
本章小结
本章习题
本章附注
参考文献
第2章 能控性与能观性
2.1 能控性
2.1.1 能控性的定义
2.1.2 Kalman判据和Gram矩阵判据
2.1.3 PBH判据和Jordan判据
2.1.4 能达性
2.2 能观性
2.2.1 能观性的定义
2.2.2 能观性判据
2.2.3 能重构性
2.3 时间反转原理和对偶原理
2.3.1 时间反转原理
2.3.2 对偶原理
2.4 输出能控性和输入能观性
2.4.1 输出能控性
2.4.2 输入能观性
2.4.3 输入函数能观性
2.4.4 输出函数能控性
2.5 强能观性和强能控性
2.5.1 强能观性
2.5.2 强能控性
2.5.3 各种能控性之间的关系
2.6 各种指数集
2.6.1 能控性指数集
2.6.2 Brunovsky指数集
2.6.3 输入重排与能控性指数集
2.6.4 Hermite指数集
2.6.5 其他指数集
本章小结
本章习题
本章附注
参考文献
第3章 稳定性
3.1 控制系统的稳定性
3.1.1 系统的平衡点
3.1.2 稳定性的定义
3.2 直接判据
3.2.1 基于特征值的判据
3.2.2 基于特征多项式的判据
3.3 Lyapunov方法
3.3.1 Lyapunov方程与稳定性
3.3.2 收敛速度的估计
3.4 Lyapunov方法的优点和应用
3.4.1 Routh判据的证明
3.4.2 线性化方法的理论依据
3.4.3 二次型积分的计算
3.5 其他稳定性
3.5.1 外部稳定性
3.5.2 能检测性和能稳性与零点的稳定性
本章小结
本章习题
本章附注
参考文献
第4章 变换和分解
4.1 代数等价变换
4.1.1 代数等价变换的定义
4.1.2 代数等价变换的性质
4.2 结构分解
4.2.1 能控性与能观性结构分解
4.2.2 Kalman分解和规范型
4.2.3 传递函数的最小实现
4.3 输入输出规范型
4.3.1 相对阶与耦合矩阵
4.3.2 SISO系统的输入输出规范型
4.3.3 MIMO系统的输入输出规范型
4.3.4 输入输出规范型的性质
4.3.5 逆系统
4.3.6 可解耦质系统
4.4 能控规范型
4.4.1 一般形式的能控规范型
4.4.2 单输入系统的能控规范型
4.4.3 Luenberger能控规范型
4.4.4 能控规范型的唯一性
4.4.5 Luenberger能控规范型的性质
4.5 对称化子与能控规范型
4.5.1 单输入系统
4.5.2 Luenberger能控规范型
4.5.3 Wonham能控规范型
4.6 全等价变换
4.6.1 状态反馈变换及其作用
4.6.2 状态反馈变换下的不变量
4.6.3 输出注入变换及其性质
4.6.4 全等价变换及其性质
4.7 Morse规范型及其性质
4.7.1 Brunovsky规范型
4.7.2 Morse规范型
4.7.3 Morse规范型的性质
4.7.4 代数等价变换下的Morse规范型
4.7.5 Morse规范型与输入输出规范型
4.7.6 Morse规范型与逆系统
本章小结
本章习题
本章附注
参考文献
第5章 反馈镇定
5.1 状态反馈镇定
5.1.1 问题的描述与解
5.1.2 降阶方法
5.2 极点配置
5.2.1 问题的描述与解的存在性
5.2.2 极点配置公式
5.2.3 单输入系统Ackermann公式
5.3 不变因子和特征结构配置
5.3.1 不变因子配置
5.3.2 最小多项式配置
5.3.3 特征结构配置
5.4 解耦控制
5.4.1 问题的描述与解
5.4.2 闭环系统的稳定性
5.4.3 内稳定解耦控制问题与解
5.5 输出反馈镇定和极点配置
5.5.1 静态输出反馈的定义和性质
5.5.2 动态输出反馈的定义和性质
5.5.3 镇定与极点配置
5.6 最小相位系统的输出反馈
5.6.1 高增益输出反馈
5.6.2 基于尺度变换的输出反馈
5.6.3 动态输出反馈
5.7 模态控制
5.7.1 模态能控性
5.7.2 模态控制问题与解
5.7.3 单输入控制多模态
5.7.4 多输入控制单模态
本章小结
本章习题
本章附注
参考