線性多變量繫統理論與設計是生產過程控制、信息處理、通信繫統、網絡繫統等多學科領域的基礎，也是電氣信息類專業或相關專業研究生、高年級本科生及科技工作者必須掌握的重要基礎理論。
基於時域的狀態空間法和基於頻域的多變量頻域法是現代線性繫統理論中互相促進、平行發展起來的兩個最重要的分支，雖各有特點和功用，但本質上具有密切聯繫且是統一的。本書力求結合物理概念和工程背景，從統一的角度闡述基於狀態空間法和多變量頻域法的線性多變量繫統建模、分析及設計方法。
全書共8章。第1章主要概述繫統控制理論的發展和線性繫統理論的主要分支。第2章重點介紹線性多變量定常繫統的傳遞函數矩陣描述法、矩陣分式描述法、狀態空間描述法和微分算子方程（多項式矩陣）描述法及其相互間的內在聯繫，以使讀者對動態繫統的運動規律建立起統一、深入的認識。第3章為繫統的定量分析，主要闡述線性繫統狀態方程的解析求解，並討論離散繫統狀態方程遞推求解及線性連續繫統數學模型等效離散化問題。第4章和第6章為繫統結構性質的定性分析。其中，第4章主要介紹線性繫統能控性與能觀測性的概念、判別準則（包括頻域形式），這兩個性質之間的對偶關繫，以及在狀態空間模型的結構分解和等價變換中的應用，並討論能控標準形和能觀測標準形及能控性、能觀測性與解耦零點的關繫。第6章主要討論李亞普諾夫穩定性分析的理論及其應用，並簡要介紹外部穩定性。第5章在第3章、第4章的基礎上，研究傳遞函數矩陣和多項式矩陣描述的實現問題，在討論單變量繫統傳遞函數級聯分解、串聯分解、並聯分解3種基本實現方法的基礎上，介紹傳遞函數矩陣的能控標準形和能觀標準形實現及最小實現的方法，並分別討論基於矩陣分式描述、多項式矩陣描述的實現問題。第7章、第8章主要討論控制繫統的綜合問題。其中，第7章闡述基於狀態空間模型的多變量反饋控制繫統的時域綜合方法，主要討論狀態反饋配置閉環繫統極點及狀態反饋特征結構配置的方法、狀態反饋鎮定和輸出反饋鎮定，以及采用狀態反饋實現輸入-輸出解耦、無靜差跟蹤、線性二次型最優控制，並介紹全維觀測器、降維觀測器的設計方法和基於狀態觀測器的狀態反饋繫統設計。第8章介紹現代頻域法中的多項式矩陣描述法，在建立串聯、並聯、反饋連接3種典型組合繫統矩陣分式描述和多項式矩陣描述的基礎上，在復頻域分別討論組合繫統的能控性、能觀測性、穩定性，重點研究基於傳遞函數矩陣的狀態反饋增益矩陣設計、狀態反饋同時配置閉環特征值及其特征向量的復頻域綜合問題，以及輸入-輸出反饋動態補償器設計方法、單位輸出反饋繫統串聯補償器設計方法、具有串聯補償器的單位輸出反饋動態解耦控制綜合問題。
隨著計算機在繫統分析與控制中的廣泛應用，離散時間線性繫統的分析與控制已成為現代線性繫統理論的時代特征之一。鋻於連續時間繫統的大多數概念、方法和結論可推廣應用於離散時間繫統，為了避免重復，本書未平行展開針對離散時間繫統的討論，對線性離散時間繫統的數學描述及其分析僅作簡要介紹，並重點討論其特殊性。
本書可作為電氣信息類專業或相關專業研究生、高年級本科生的教材，也可供相關領域的工程技術人員參考。
本書所需的數學基礎為矩陣代數、多項式矩陣、微分方程。為了避免將線性繫統理論中的諸多重要概念和方法僅停留在數學公式上，本書嘗試避免“引理—定理—證明—推論”的寫作模式，在闡述方式上力求符合理工科學生的認識規律，結合工程背景和物理概念由淺入深地闡述狀態空間分析法與多變量頻域法，通過典型、豐富的例題和習題及MATLAB程序設計，培養和訓練學生分析問題、解決問題的能力，鞏固理論知識並加強工程實用性。
本書獲河海大學研究生精品教材項目資助，特此致謝。另外，本書參閱和引用了國內外同行的相關著作、教材，得到了電子工業出版社凌毅編輯的支持和幫助，謹在此一並致謝。
由於作者水平有限，書中錯誤和不妥之處在所難免，懇請讀者批評指正。作者的電子郵箱為wanghonghua@263.net。
王宏華
2020年9月於河海大學
