本书的目的是系统地给出线性系统的各种规范分解、清晰地显示系统的不同结构特性、对在系统分析和设计方面应用的最新进展情况进行综述。我们所考虑的系统将包括自治系统,它的内在特性完全由代表其动态特性的矩阵决定；无驱动或无检测系统,它的内在特性由一对矩阵确定,一个是代表内部动态的矩阵,另一个是测量或控制矩阵；还有正则系统,它的内在特性由一个矩阵三元组或矩阵四元组来决定。我们也将考虑线性奇异系统,它的结构特性由一个矩阵五元组决定。所有的结果都分别以连续时间和离散时间形式给出。同时,也建立在双线性变换下连续时间系统和离散时间系统的结构特性之间的相互关系。 本书面向的读者包括研究生、从事控制应用的工程师,以及系统和控制工程相关领域的研究人员。在本书的撰写过程中,我们力图达到自成一体。所以,在本书的开始部分,全面回顾了从矩阵理论到线性系统理论的各种主题。尽管如此,读者还是需要些线性代数、线性系统和控制理论的基础知识。 前两位作者要对已故的华盛顿州立大学教授Chin S. Hsu表达深深的谢意,作者在华盛顿州立大学求学时得到了他的热心帮助,他的线性系统理论课程生动且有趣。第3章的一些练习题就是来自于他所布置的课后练习和测试题。前两位作者还要感谢华盛顿州立大学的Ali Saberi教授和美国新泽西州罗特格斯大学的Pedda Sannuti教授,作者在华盛顿州立大学攻读博士学位期间得到了他们的严谨指导,是他们把我们引入了线性系统特殊坐标基(SCB)理论,这是本书的关键部分。第三位作者要感谢Ali Saberi教授,是他把作者引入了这个研究方向并且有早期的合作。第一位作者要特别感谢Pedda Sannuti教授在撰写科学专著方面所给予的无价指导。第二位作者还要感谢北京控制工程研究所的严拱添老师,他对作者在矩阵理论和线性系统理论方面进行了严格的训练。 新加坡国立大学的刘新民先生为本书的MATLAB工具箱的完成做出了贡献,清华大学郑大钟教授在书稿的校正方面提供了帮助,我们谨表万分谢意。我们还要感谢新加坡国立大学的储德林教授、彭可茂博士、程国杨博士、何英杰博士和何明华博士。我们和新加坡国立大学的李崇兴教授、美国得克萨斯州阿灵顿得克萨斯大学的Frank L. Lewis教授、澳大利亚墨尔本大学的Iven Mareels教授、加拿大西蒙弗雷泽大学的Mehrdad Saif教授有过许多有益的学术讨论,在此表示感谢。感谢新加坡国立大学、弗吉尼亚大学、纽约州立大学石溪分校为我们各自的基础研究工作提供了优越的环境。 系列丛书的主编William S. Levine 教授对我们完成这本书给予了热情的鼓励。我们还要感谢Birkhuser的编辑们,特别是Thomas Grasso先生和Seth Barnes先生对我们的编辑工作所提供的宝贵帮助。 最后,我们要强调,书中所包括的每个算法都已经包含在MATLAB环境下的线性系统工具箱中。读者可以在http://linearsystemskit.net（或http://hdd.ece.nus.edu.sg/~bmchen/）上得到工具箱的beta版本。这个工具箱将极有助于理解书中各种分析和设计算法的应用。对于那些已经有早期版本的有兴趣的读者,即由Chen（1988）［17］、Lin（1989）［84］和Lin等（1991）［90］所报道的特殊坐标基(SCB)实现软件,我们建议更新到最新版的工具箱。特殊坐标基(SCB)是本书所包括的结构化分解技术之一,新版的工具箱是基于Chu等（2002）［36］最近发表的更加稳定的数值计算方法,以及本书中所介绍的新方法来实现的。 本书是作者采用LATEX排版。所有的仿真和数值计算由MATLAB完成。插图则由LINUX中的XFIG和MATLAB中的SIMULINK所生成的。