前言

现代控制理论基础是控制类专业学生必须掌握的重要基础理论，本理论无论对于从事控制理论研究，还是致力控制工程应用都是十分重要和影响深远的。该理论已广泛应用于航天航空、人造卫星、工业机器人、冶金化工、电力系统、新能源以及智能交通运输等诸多领域。

编者根据我国课程教学大纲要求，通过多年双语教学实践积累总结，在参考大量国外优秀原版专业教材和国内双语教材的基础上，于2011年8月在中国电力出版社编著出版了适合我国自动化专业“现代控制理论”课程双语教学的英文教材。2023年该双语课程被认定为国家级一流本科课程。为了顺应新时代人才培养目标的要求，以培养学生的创新精神和实践能力为需求导向，我们修订了先前版本。新版本传承了“现代控制理论”课程的基本架构，保留了之前版本的特点。新版本添加了丰富的新素材和新案例，特别是增加了基本贯穿所有章节的典型工程案例（例如，倒立摆系统及其控制），通过在不同章节反复采用同一案例，不仅实现了关联知识点间的信息迁移，而且使前后知识融会贯通。

本书以状态空间法为核心，阐述了线性系统的基本理论及其分析和综合方法， 注重基本原理和基础知识。本书内容力求做到深入浅出，在概念论述上力求清晰，在理论分析上力求严谨，在体系结构上力求完整并条理化。本书给出了使用MATLAB分析和解决控制问题的方法，以使读者能够掌握利用MATLAB进行控制系统仿真的技能，培养读者对控制系统进行分析和设计的能力。本书对提高读者专业英语水平具有一定的作用。

本书由滕青芳教授统稿。第2~6章由滕青芳教授执笔，第1章由董海鹰教授和魏文军教授共同执笔。本书在编写过程中参考了国际同行的相关著作，引用了他们的论述，在此特别感谢他们。同时感谢编者的研究生严伟、姚利哲、李淑芳、任苗苗、刘旭恒、杨泓莹、邢科、王潇剑、梁小涛、李都等，他们编辑了书中的公式、绘制了书中的图表。在此特别感谢韩力群教授所提出的宝贵意见和建议。最后，感谢清华大学出版社给予的支持。

由于编者水平有限，书中可能存在疏漏、不妥之处，敬请读者不吝赐教。衷心感谢每一位提出意见和批评的读者。

PREFACE

Modern control theory is the fundamental theory for students specializing in control fields.This course is very significant and important not only for pursuing theoretical research but also for endeavoring applications in control engineering.At present,this theory has been successfully applied in many fields such as astronautics aviation,artificial satellite,industrial robots,engineering chemistry & metallurgy,electric power,renewable energy as well as intelligent transportation.

In alignment with the requirements of Chinas curriculum teaching program in our country,drawing upon years of our bilingual education experience and consulting a diverse range of exceptional international professional textbooks alongside domestic bilingual counterparts,authors has meticulously compiled textbook named as Modern Control Theory which was published by China Electric Power Press in August 2011,tailored for bilingual instruction in the college course Fundamentals of Modern Control Theory within Chinas automation major.The corresponding course taught by authors attained recognition as a national firstclass undergraduate course in 2023. 

To meet the new syllabus requirements aimed at cultivating students professional talents,innovative spirit,and practical capabilities,we have revised the previous edition of the textbook.The updated edition retains the basic structure and content of the modern control theory course,along with the distinctive features for which the previous edition was recognized.Additionally,significant recent advancements in engineering have been added.Notably,we have incorporated conventional engineering cases(for example,the control of inverted pendulum systems) that are interwoven throughout almost every chapter.The deliberate repetition and interconnection of these cases across different chapters not only help students grasp the interconnectedness of information between related concepts but also facilitate the seamless transfer and integration of their previous knowledge into new,correlated content.

Based on state space method,this book presents a comprehensive treatment of the analysis and synthesis of linear systems.The philosophy of the book is to emphasize basic principles and fundamental knowledge.Authors strive to explain the profound in simple terms & in clear languages.At the same time,authors do their best to organize the books contents in a rigorous style & in a unified and systematic way.Moreover,throughout the book MATLAB is extensively used for solving computational problems so that the readers can learn to simulate control system by means of MATLAB approach.As a result,their ability to analyze and design for control system will be cultivated and improved.Furthermore,this book is expected to be helpful for improving professional ability as well as English proficiency of the readers.

Editorinchief of this book is Professor Teng Qingfang.Chapter 2，Chapter 3,Chapter 4,Chapter 5 and Chapter 6 are compiled by Professor Teng Qingfang.Chapter 1 is compiled by Professor Dong Haiying and Professor Wei Wenjun together.The book has been reviewed by Professor Han Liqun.We consult many excellent international teaching materials and domestic bilingual textbooks,and cite their statements during the course of writing these chapters. 

We wish to express our sincere thanks to the following individuals who have assisted us with publishing this book: all authors of the cited references; our graduates including Yan Wei,Yao Lizhe,Li ShuFang,Ren Miaomiao,Liu Xuhen,Yang Hongying,Xing Ke,Wang Xiaojian,Liang Xiaotao and Li Dou who drew diagrams and edited formulas in this book.We would especially like to acknowledge valuable suggestions from Professor Han Liqun.Finally,we would like to thank the staff of Tsinghua University Press for their advice and support during this project.

Some mistakes are inevitable in this book,and any advice of feedbacks will be appreciated.If you have any suggestions for improvements,the authors would appreciate your comments very much. 

Teng Gingfang2024.12