通讯受限情形下控制系统的分析和设计是当前国际控制领域的重要研究问题,但是现有的关于通讯受限的滤波器和控制器设计结果大多是基于线性模型展开研究的,很少考虑实际物理系统和工业过程中的模型不确定性、模型非线性以及外界扰动等因素。滑模控制对满足匹配条件的外界扰动、模型不确定性和非线性具有完全的抑制能力,研究通讯受限情形下滑模控制系统的分析与设计具有重要的理论研究意义和工程应用价值。然而数字化和网络通讯中的数据传输时延、数据包丢失、信号量化等问题给传统的鲁棒滤波和控制理论技术带来了巨大的困难和挑战。本课题将结合随机控制理论、滑模控制理论、H∞鲁棒滤波理论等技术方法,对网络环境下的复杂非线性动态系统的鲁棒滤波和滑模控制器设计问题展开深入分析和研究,论文的主要研究内容分述如下:针对网络通讯下的数据随机丢包和信号量化,第二章研究了一类离散时间非线性随机系统H∞鲁棒滤波器设计问题。为处理测量输出的对数量化影响,将其描述为一类扇形有界不确定性,并采用Bernoulli随机过程来描述数据丢包现象。在此基础上,利用Lyapunov稳定性理论和随机控制理论建立全阶鲁棒滤波器存在的充分条件,并通过求解线性矩阵不等式给出滤波器增益的设计策略。由于实际工程中的被控对象经常存在结构切换现象,因此在第二章基础上,针对通讯受限和数据丢包情形下存在无穷分布时延的Markov跳变系统,研究了对应的故障诊断滤波器设计问题。考虑到数据丢包造成滤波器端的跳变模态信息与被控对象模态无法同步切换这一现象,提出不依赖系统跳变模态的常增益故障诊断鲁棒H∞滤波器设计方法,并基于Lyapunov稳定性理论和鲁棒滤波理论给出滤波误差系统随机稳定的充分条件,以及滤波器增益的设计方法。在第二章工作基础上,第三章研究了存在网络随机通讯时延的离散时间Markov跳变系统的鲁棒滤波器设计问题。将网络随机通讯时延描述为一个与被控对象的跳变参数相独立的另一个Markov随机过程,针对含有时间延迟的系统跳变模态,将其所在的状态空间进行增广,从而将含有滞后模态的滤波误差系统建模为一个含两个跳变参数的Markov跳变系统。在此基础上进行滤波误差系统的性能分析以及滤波器增益的设计。对同时存在外部扰动和状态时滞的连续时间Markov跳变系统,第五章提出了量化滑模控制器设计方法:通过低通滤波器技术将分段连续的量化信号转化为光滑并且严格连续的输出信号,利用滤波器的输出设计基于观测器的滑模变结构控制器。在所设计的滑模控制器作用下,对应的闭环控制系统是随机稳定的并且系统状态轨线能在有限时间内到达滑模面。在工程应用方面,考虑网络通讯下的航天器姿态调节控制问题,第六章分别研究了基于动态均匀量化器和静态对数量化器的鲁棒量化滑模控制器设计问题。通过在滑模控制器的增益矩阵中引入量化器参数,实现了控制器对量化扰动影响的补偿。所设计的量化滑模控制器能够保证航天器姿态闭环控制系统的渐近稳定性以及滑模面的能达性。