本書是一本圍繞最優控制理論展開的實用指南，以深入淺出的方式介紹了最優控制理論、動態規劃、線性二次型調節器（LQR）、模型預測控制（MPC）和卡爾曼濾波器以及它們之間的聯系，并展示了它們在綜合應用中的使用方法與技巧。本書旨在為讀者提供全面而直觀的學習資源，同時將這些概念有機地應用于實際控制問題。通過書中豐富的例子和詳細的代碼，讀者可以直接實踐和驗證所學內容，從而深化對這些理論的理解。
本書的目標讀者群體為自動化類專業的本科生和研究生以及相關領域的科研人員。
前言
2022年6月，《控制之美（卷1）控制理論從傳遞函數到狀態空間》問世，在其后的一年時間銷售了2萬余冊，并被評選為清華大學出版社2022年度十佳圖書。這是一個遠超我預期的榮譽與成績，我倍感敬畏，也充滿感激。與此同時，我在B站的頻道也獲得了更多的關注。目前，頻道粉絲數量已經突破了26萬，視頻的觀看量也已接近千萬。每一個讀者和頻道粉絲的信任與支持都是我前進的動力，激勵我堅定地繼續探索和前行。
在本書中，我為大家呈現了一系列讀者和頻道粉絲朋友們最關注并且頻繁提問的相關控制理論內容。這些內容也是近年來備受關注的熱門話題，其中包括最優控制理論、動態規劃、線性二次型調節器（LQR）、模型預測控制（MPC）以及卡爾曼濾波器。對于這些內容，現有的資料既有深入研究的理論文獻，也有通俗易懂的科普讀物。然而，理論文獻常常使讀者望而卻步，而淺顯的介紹又常常流于表面，無法滿足讀者深入理解和應用的需求。因此，在本書中，我嘗試走一條中間的路，既能深入剖析理論，又力求簡明易懂，直觀地呈現這些復雜的概念，為讀者提供更好的學習體驗。
為了使理論更加生動具體，本書配有大量實例。每個實例都附有完整的代碼以及詳細的代碼注釋，使讀者能直接動手實踐和驗證理論。讀者也可以從中學習案例的設計思路、實驗方法和結果分析，從而在自己的工作中運用類似的方法進行研究和表達。本書并沒有將LQR、MPC和卡爾曼濾波器作為各自完全獨立的主題進行討論，而是追求一種全方位的視野，將它們有機地融合在一起，并通過講解它們之間的聯系和展示綜合應用的方法與技巧，幫助讀者構建起更完整的控制理論框架。
在本書的編寫過程中，有幸邀請到我在Clemson大學的師弟黃軍魁博士共同參與。他深厚的學識和獨到的視角對本書的完善起到了關鍵的作用。在此，我要向他表達由衷的感謝。他的貢獻和努力令這本書的質量大幅度提升，更好地實現了我一直以來的目標： 以簡單的語言講述復雜的知識。
我還要感謝清華大學出版社欒大成主任和楊迪娜編輯。他們的專業素養、嚴謹態度和無私奉獻使這本書能夠更好更快地呈現在讀者面前。
在本書的編寫過程中，我深切懷念和感激我的父親王翼清。盡管他已經不在我的身邊，但他對我的影響和支持在我心中永存。我要感謝我的母親宋津麗對我一如既往的鼓勵。她的支持不僅給予我動力和勇氣，還是我在人生道路上的堅實后盾。
感謝我的愛人王莎莎博士在我寫作的過程中對家庭的奉獻與付出，她的理解和支持讓我能夠全身心地投入寫作中。她雖然不是控制專業人士，但時常能帶給我啟迪和創作靈感。感謝我的兒子王逸飛，在我編寫《控制之美（卷1）控制理論從傳遞函數到狀態空間》的時候他還不會說話，只能用微笑給我無聲的鼓勵。而現在，每當我遇到困難或感到疲憊時，他總能用天真的語言和深情的擁抱給我帶來力量。他無條件的愛是我在寫作過程中收獲的最寶貴的財富。
最后，我要向所有的讀者和B站的粉絲表示衷心的感謝。正是你們的關注和支持、建議與批評，讓我有信心和勇氣去分享自己的經驗和知識。我希望本書能夠為您帶來啟發和幫助，讓我們共同探索控制之美的奧妙。
由于作者水平有限，書中的缺點和不足之處在所難免，熱忱歡迎各位讀者批評指正。有關圖書的建議、意見、錯誤與指正，請發送到郵箱： ydn85@sina.cn。
王天威
2023年9月
感謝我的愛人鄭欣，你的無私奉獻和理解使我能夠專注于創作這本書。感謝我的女兒黃思遠，你的笑容和純真讓我在寫作的過程中獲得無限的靈感和動力。同樣感謝我的母親陳淑清、父親黃錦華，感謝你們一直以來的支持和鼓勵。此外，特別感謝我的師兄王天威邀請我共同編寫此書，他的智慧、創意和奉獻精神為本書增添了獨特的價值。感謝他在整個過程中的辛勤工作和大力支持，幫助我排除了種種疑慮，鼓勵我攻克重重難關。
黃軍魁
2023年9月
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