本文详细介绍了现代控制理论中建立状态空间表达式的核心方法，包括从微分方程和传递函数两种途径入手。文章清晰地阐述了选择状态变量、构建状态方程和输出方程的步骤，尤其对输入不含导数项和含导数项的微分方程处理方式进行了区分，并给出了详细的矩阵形式推导。此外，文章还引入了能控标准型和能观标准型，探讨了相伴矩阵（companion matrix）的定义及其在控制理论中的重要作用，并简要验证了其可控性。文章的价值在于提供了一个系统、严谨的学习笔记，为理解状态空间表示方法奠定了坚实基础，尽管在输入含导数项的推导细节上可能略显复杂，但整体逻辑清晰，易于读者掌握。后续可进一步深入探讨相伴矩阵的性质及状态空间方法的应用。