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第1章 绪 论
随着生产规模的扩大以及空间技术的发展，经典控制理论日益暴露出它的局限性，无法
适应宇航、经济、生物等各个领域的发展需要。现代科学技术的迅速发展对自动控制的程度、
精度、速度、范围及其适应能力的要求越来越高，以状态空间概念为基础的现代控制理论，已
形成多个分支，渗透到各个科技领域。本章在简要概述控制理论的研究对象和控制理论发展历
程的基础上，介绍了现代控制理论研究的基本内容及其与经典控制理论的区别及联系。本章的
目的是着重就研究对象、基本内容和论述范围等进行简要的介绍，以期在宏观层次上对现代控
制理论有一个总体的认识。
1.1 控制理论的研究对象
系统存在于自然界和人类社会的一切领域中。系统是控制理论所要研究的对象。这一节
首先介绍系统、动态系统、线性系统等一些基本概念。
1．系统
通常将系统定义为由相互关联和相互制约的若干“部分”所组成的具有特定功能的一个
“整体”。系统的状态由描述系统行为特征的变量来表示。随着时间的推移系统会不断地演化。
导致系统状态和演化进程发生变化的因素主要包括外部环境的影响，内部组成的相互作用，以
及人为的控制作用等。
可以看出，系统作为系统控制理论的一个基本概念，具有如下 3个基 (???
（1）整体性。整体性包含两层基本含义。一是强调系统在结构上的整体性，即系统由“部
分”所组成，各组成部分之间的相互作用是通过物质、能量和信息的交换来实现的。二是突出
系统行为和功能由整体所决定的特点，系统可以具有其组成部分所没有的功能，有着相同部分
但它们的关联和作用关系不同的两个系统可以呈现出很不相同的行为和功能。
（2）抽象性。在现实世界中，一个系统总是具有具体的物理、自然或社会属性。例如工
程领域中的机电系统、制造系统、电力系统、通信系统等，自然领域中的生物系统、生态系统、
气候系统等，以及社会领域中的经济系统、人口系统、社会系统等。但是，作为系统控制理论
的研究对象的系统，常常是抽取了具体系统的物理、自然或社会含义，而把它抽象为一个一般
意义下的系统而加以研究。系统概念的这种抽象化处理，有助于揭示系统的一8(?W?????
使系统控制理论和方法具有普适性。
（3）相对性。在系统的定义中，所谓“系统”和“部分”这种称谓具有相对的属性。事
实上，对于一个系统而言，其组成部分通常也是由若干个更小部分所组成的一个系统，而这个
系统往往又是另一个系统的一个组成部分。
2．动态系统
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