切换系统是一类特殊的混杂系统,通常由一组子系统和切换律构成.近几十年来,切换系统的分析和设计引起广泛关注,如稳定性分析,L2增益分析,异步切换控制和故障检测问题等.在实际中,切换系统的许多问题很难通过单一控制器解决,需要引入切换控制方法.它要求针对不同子系统设计不同的控制器,控制器之间按照规则切换.然而,当切换发生时,控制信号在切换点处可能产生很大的跳变,这容易导致控制颠簸和不期望的暂态性能,并对系统的稳定性,鲁棒性等复杂性能带来负面影响.本文基于多Lyapunov函数方法,研究了切换系统的无扰切换控制问题,主要内容如下:1)研究了边依赖平均驻留时间条件下切换系统的H∞无扰切换控制问题.主要目的是提出一个合适的控制约束方法,减少控制信号的不连续性和外部干扰对系统性能的影响.为了更好地描述控制信号在切换点处的控制颠簸,引入了一个全局性约束条件.考虑到平均驻留时间切换的保守性,提出了一种更加灵活的边依赖平均驻留时间切换方法.采用多Lyapunov函数方法,建立了求解H∞无扰切换控制问题的充分条件,并将其转化为易于验证的线性矩阵不等式.设计了一组控制器使得给定的切换系统满足指数稳定,同时具有规定的干扰抑制性能.最后,通过仿真验证了所提算法的有效性.2)研究了状态依赖条件下切换系统的有限时间H∞无扰切换控制问题.主要思想是设计具有振幅限制的状态反馈控制器和切换律,减少切换引起的控制颠簸.首先,提出了一个局部的无扰切换约束条件来限制控制信号在切换点处的振幅.其次,通过设计状态依赖切换律,获得了规定的有限时间H∞性能.在状态依赖条件下,子系统的有限时间有界性不需要全局成立,只需要当其被激活时满足即可.利用多Lyapunov函数方法,建立了保证有限时间H∞无扰切换控制问题可解的充分条件.最后,通过仿真验证了所提算法的有效性.3)研究了状态依赖条件下切换系统的无扰故障检测问题.主要目标是设计带有无扰切换约束的故障检测滤波器和切换律,使增广滤波系统实现干扰抑制性能,并且使残差信号对故障更加敏感.为了减少控制颠簸,引入了一个全局性的无扰切换约束条件来限制滤波器在初始点和切换点处可能产生的巨大跳变.利用多Lyapunov函数方法设计了状态依赖切换律,将状态空间划分为有限个局部区域,使得子系统的故障检测性能只需在局部区域满足即可.最后,通过算法和优化技术提升了检测效果,并且验证了所提算法的有效性.