《現代控制工程》以本科生為主要教學對象，從應用角度介紹在工程中已經廣泛應用的一些現代控制方法，并盡可能結合應用實例，引導學生應用新理論解決工程問題。
《現代控制工程》由王萬良編著，共12章，1-7章為控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間方法以及最優(yōu)控制理論，包括狀態(tài)方程、李雅普諾夫穩(wěn)定判據、動態(tài)性能分析、能控性和能觀性、狀態(tài)反饋控制與狀態(tài)觀測器設計以及線性二次型最優(yōu)控制方法，這部分內容能夠滿足許多高�，F有“現代控制理論”課程的教學需要。8～12章介紹了在工程中已經成功應用的現代控制方法的基本內容，分別是最小二乘系統(tǒng)辨識、不確定系統(tǒng)的自校正控制、預測控制、模糊控制和專家控制系統(tǒng)，這些內容彼此相對獨立，可以任選其中部分內容講授，仍可保持體系結構的完整性。
《現代控制工程》是作者編著的“2009年度普通高等教育精品教材”《自動控制原理》的姊妹教材，可作為自動化、電氣工程及其自動化、計算機、機械工程等本科專業(yè)現代控制理論、智能控制等課程教材，也可作為非控制專業(yè)研究生學習現代控制工程課程的教材。《現代控制工程》配有電子教案、習題詳細解答等教學資源。
王萬良，男，1957年出生，江蘇高郵人。1982年1月江蘇大學工業(yè)自動化專業(yè)量畢業(yè)。2001年8月同濟大學控制理論與控制工程專業(yè)博士研究生畢業(yè)，獲工學博士學位。1997年晉升教授�，F任浙江工業(yè)大學教授、控制理論與控制工程專業(yè)尊士生導師、技術經濟及管理專業(yè)博士生導師、計算機科學與技術學院院長、軟件學院院長、控制理論與控制工程（浙江省高校重點學科）學科帶頭人、博士點負責人。兼任教育部高等學校電氣工程及其自動化專業(yè)教學指導分委員會委員、中國人工智能學會理事、智能系統(tǒng)工程專業(yè)委員會副主任、中國系統(tǒng)仿真學會理事、《系統(tǒng)仿真學報》編委、國家科技獎評審專家、浙江省重大科技專項咨詢專家等職。獲國務院“政府特殊津貼”。
在自動控制、人工智能及其應用研究方面，主持完成國家自然科學基金、國家863計劃、省重大科技計劃等20多項，獲得省部級科技進步獎6項，發(fā)表100余篇學術論文，出版學術專著《生產調度智能算法及其應用》、《網絡控制與調度方法及其應用》。
在教學方面，主持國家精品課程“自動控制原理”建設工作，為本科生、研究生講授“人工智能及其應用”、“自動控制原理”等多門課程，教學效果優(yōu)秀，獲得“國家級教學名師”、“浙江省教學名師”、“浙江工業(yè)大學教學名師”、“十佳中青年講課教師”等稱號。
第1章 緒論
1.1 現代控制工程的發(fā)展
1.2 本書的內容與安排
第2章 狀態(tài)空間數學模型
2.1 狀態(tài)與狀態(tài)空間的概念
2.2 系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型
2.2.1 建立狀態(tài)空間模型的方法
2.2.2 由狀態(tài)空間模型求微分方程
2.3 線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型與線性變換
2.3.1 SISO（single Input Single Output）線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型
2.3.2 MIMO （Multiple Input Multiple Output）線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型
2.3.3 狀態(tài)方程的線性變換
2.4 控制系統(tǒng)的實現
2.4.1 系統(tǒng)的實現問題
2.4.2 不含有輸入導數項的微分方程的實現
2.4.3 含有輸入導數項的微分方程的實現
2.5 多變量系統(tǒng)的傳遞矩陣
2.5.1 多變量系統(tǒng)傳遞矩陣的概念
2.5.2 從狀態(tài)空間模型求傳遞矩陣
2.5.3 多變量控制系統(tǒng)的結構圖簡化
2.6 控制系統(tǒng)的離散狀態(tài)空間模型
2.7 MATLAB在狀態(tài)空間模型建立中的應用
2.7.1 傳遞函數轉換到狀態(tài)空間模型
2.7.2 狀態(tài)方程的線性變換
2.7.3 狀態(tài)空間模型轉換到傳遞函數
本章小結
習題
第3章 控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
3.1 控制系統(tǒng)穩(wěn)定性定義
3.1.1 范數的概念
3.1.2 平衡狀態(tài)
3.1.3 李雅普諾夫穩(wěn)定性定義
3.2 控制系統(tǒng)穩(wěn)定的條件
3.2.1 單變量線性定常連續(xù)系統(tǒng)的穩(wěn)定條件
3.2.2 多變量線性定常連續(xù)系統(tǒng)的穩(wěn)定條件
3.2.3 單變量線性定常離散系統(tǒng)的穩(wěn)定條件
3.2.4 多變量線性定常離散系統(tǒng)的穩(wěn)定條件
3.3 李雅普諾夫穩(wěn)定判據
3.3.1 函數的正定性
3.3.2 非線性系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定判據
3.4 線性系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定判據
3.4.1 線性連續(xù)系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定判據
3.4.2 線性離散系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定判據
*3.5 非線性系統(tǒng)的克拉索夫斯基穩(wěn)定判據
*3.6 非線性系統(tǒng)的小偏差線性化方法
3.6.1 小偏差線性化的基本思想
3.6.2 小偏差線性化方法
3.6.3 李雅普諾夫第一法
3.7 MATLAB在系統(tǒng)穩(wěn)定性分析中的應用
本章小結
習題
第4章 線性系統(tǒng)動態(tài)性能分析
4.1 線性連續(xù)定常系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解
4.1.1 齊次狀態(tài)方程的求解
4.1.2 非齊次狀態(tài)方程的求解
4.2 線性連續(xù)時變系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解
4.2.1 齊次狀態(tài)方程的解
4.2.2 狀態(tài)轉移矩陣的性質
4.2.3 狀態(tài)轉移矩陣的計算
4.2.4 非齊次狀態(tài)方程的解
4.3 線性離散系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解
4.3.1 齊次狀態(tài)方程的解
4.3.2 狀態(tài)轉移矩陣的性質
4.3.3 狀態(tài)轉移矩陣的計算
……
第5章 線性系統(tǒng)的能控性和能觀性分析
第6章 狀態(tài)反饋控制與狀態(tài)觀測器設計
第7章 最優(yōu)控制
第8章 系統(tǒng)辨識
第9章 自適應控制
第10章 預測控制
第11章 模糊控制
第12章 專家系統(tǒng)與專家控制系統(tǒng)
第13章 神經網絡控制
習題參考答案
參考文獻
這種理論的發(fā)展已獲得許多應用，例如在模型參考自適應系統(tǒng)的穩(wěn)定性設計中，超穩(wěn)定性設計已成為一種重要的設計原則。1960年，卡爾曼發(fā)表“控制系統(tǒng)的一般理論”等論文，引入狀態(tài)空間法分析系統(tǒng)，提出能控性、能觀測性、最佳調節(jié)器和卡爾曼濾波等概念，奠定了現代控制理論的基礎。1963年，中外學者提出極點配置基本定理。1964年，D.G.呂思伯格發(fā)表“多變量系統(tǒng)觀測器”，提出一種最優(yōu)觀測器。狀態(tài)空間法能夠描述系統(tǒng)內部特性，能夠在時域里分析與設計系統(tǒng)，同時適用于單輸入單輸出和多輸入多輸出系統(tǒng)、線性定常系統(tǒng)和線性時變系統(tǒng)，大大擴展了能夠處理問題的范圍。1970年，英國羅森布羅克（H.H.Rosenbrock）提出多變量頻域法，將經典控制理論中的頻域方法推廣到多變量系統(tǒng)。
控制理論是基于數學模型來分析與設計系統(tǒng)，所以，如何得到系統(tǒng)的數學模型成為控制理論應用的瓶頸問題。1967年，瑞典阿斯特勒姆（K.J.Astrom）提出最小二乘系統(tǒng)辨識方法，解決了線性定常系統(tǒng)的參數估計和定階問題。
20世紀80年代以來，計算機的快速更新?lián)Q代極大地推動了控制理論的發(fā)展。目前，控制理論已經進入了一個新的發(fā)展階段。世界各國工業(yè)向著大型、綜合化發(fā)展，控制系統(tǒng)也變得越來越復雜。實際控制系統(tǒng)的復雜性可歸納為：
（1）對象復雜。不只是一種單一的運動，往往是幾種物質的運動，甚至同時進行著物理、化學、生物的反應，內部機理不甚清楚。系統(tǒng)往往是非線性、多變量、強耦合、高維數的。對象的特性（包括結構、參數等）在變化，存在著許多不確定性因素。難于用常規(guī)的數學工具建模并研究這些對象。輸入信息多樣化、數據量龐大。信息方式不是單一的，往往是多媒體的（例如圖形、文字、聲音、數字等）。
（2）環(huán)境復雜。系統(tǒng)處于動態(tài)變化的、難于預先知道的環(huán)境中，存在大量的不確定因素，如環(huán)境的動態(tài)變化、輸入輸出信息中的噪聲、人為的和自然的干擾與誤差，信息的模糊性、偶然性、未知性、不完全性等。
（3）任務復雜�？刂迫蝿詹恢幌抻诜答佅到y(tǒng)的調節(jié)（定值）、伺服（跟蹤）問題。而要求監(jiān)控、優(yōu)化、診斷、預報、調度、規(guī)劃、決策等�？刂菩问揭矓U大到視覺、觸覺、聲覺、協(xié)調控制、自主控制、避撞控制、適應復雜環(huán)境等。系統(tǒng)往往具有多層次、多目標的控制要求�？刂浦械挠嬎銖碗s性增加，且不限于數值計算。
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