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通过研究动态系统的数学模型和系统表现，可以得到在给定输入 u （ t ） 作用下的系统 响应 （Response，即系统在输入 u （ t ） 作用下的输出 x （ t ） ）。当掌握了动态系统输入与输出的关系之后，就可以设计控制器来调节动态系统的输入，使得系统的输出按照预期的目标响应。
一般而言， 控制系统 （Control System）由 控制器 （Controller）和动态系统组成。在图1.2.1所描述的控制系统中，其被控对象是图1.1.1中的动态系统。控制器会根据 参考值 （Reference） r （ t ） 来决定 控制量 ，即动态系统的输入 u （ t ） 。这种简单的控制方式称为 开环 （Open Loop）控制。当系统的全部信息可知且准确时，开环控制可以完美地达成控制目标。在本例中，如果式（1.1.1）准确无误，那么就可以根据参考目标 r （ t ） 设计作用在小车上的控制量 u （ t ） ，使得小车的实际位移 x （ t ） 与 r （ t ） 保持一致。但如果系统的输入输出模型不够准确，或者系统存在扰动，例如在上述例子中，如果有物体掉落在小车内使其质量发生改变，那么基于式（1.1.1）的开环控制器将无法提供准确的控制量 u （ t ） ，也就无法保障系统输出与目标值 r （ t ） 一致。在实际应用场景中，扰动无处不在，而且完美的数学模型几乎是不存在的，因此开环控制大多只能应用在简单的、对精度要求不高的场景中，例如，传统的电风扇打开开关之后就会一直转，不用去关心被吹物体的温度。
如果希望精确地控制系统，则需要使用 闭环 （Closed Loop）控制系统，如图1.2.2所示，它与开环控制的最大区别是，在闭环控制中会测量系统的输出，并将其 反馈 （Feedback）到输入端与参考值进行比较。参考值与实际系统输出的差称为 误差 （Error），控制器将根据误差调整控制量。闭环控制系统可以实现高精度的控制，同时补偿由于外界扰动及系统建模不准确而引起的偏差。例如，空调系统会根据室内的实际测量温度调节出风口的风速和温度，智能手机会根据外界光强自动调节屏幕的亮度，这些都是闭环控制的例子。本书的重点就是分析闭环控制系统并设计控制器。
图1.2.2 闭环控制系统
本书共分为10章。第1章为绪论；第2章和第3章分别介绍使用传递函数和状态空间方程描述系统的方法；第4章和第5章使用这两种方法分析一阶系统与二阶系统的时域响应；第6章介绍系统稳定性的概念；第7章和第8章重点分析经典控制理论中的控制器设计方法，包含比例积分控制和根轨迹法；第9章介绍系统的频率响应并与滤波器的设计相结合；第10章讨论现代控制理论中的控制器设计，以及观测器设计方法。附录部分介绍两个广泛使用的工程数学工具：线性化与傅里叶变换。
本书配套的视频详细讲解了使用计算机软件（GNU Octave）分析书中例子的方法，并提供了详细代码以及注释，读者可以扫描书中二维码浏览并以此作为程序基础。
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