近年来,随着自动化和信息技术的发展,各种实际系统的结构变得日趋复杂,传统的单模态系统理论已经无法满足实际需要,多模态切换系统受到了更多的关注。相比于单模态系统的分析,多模态切换系统的研究不仅要考虑每个模态的性能,而且要考虑切换规则的设计,因此具有复杂性和挑战性。另一方面,伴随着网络的普及,由网络中通讯能力有限等原因造成的不完全信息现象同样引起了国内外研究者的普遍关注。网络所传输信息的准确性或完整性对系统性能起着决定性作用,因此研究具有不完全信息现象的网络化切换系统控制与滤波问题具有重要的理论和应用价值。本文以充分探究网络中具有不完全信息现象的切换系统特点并得到保守性更低的滤波器/控制器设计算法为研究目标,在切换系统的分析方法拓展、切换模型的建立和刻画不完全信息对切换的影响等方面探索新的思路和方法。本文主要分为三个部分,第一部分着重研究一类工程上常见的切换系统—分段线性（PWL）系统,设计出基于不完全信息（测量信息,模态信息）的行之有效的故障检测滤波器、H∞滤波器和异步控制器。在第二部分,考虑几类新的随机切换系统,建立与驻留时间相关的驻留概率刻画的切换模型和具有时变驻留概率的切换系统,并得到相应的控制器和滤波器设计方法。在第三部分,基于切换系统理论和方法,分别研究在能量约束条件下,具有不完全信息的多智能体系统和大规模系统的控制和能量调度问题。具体而言,本文的研究内容包括以下几个方面:1.研究带有外部扰动和无穷分布时滞的PWL系统的相关问题。首先,研究基于对数量化器的PWL系统状态估计问题。在有限时域内,利用递归方法设计时变滤波器,使得具有量化测量信号的滤波误差系统满足稳定性和干扰抑制性能指标。进一步,对所提出系统进行故障检测,提出一个能同时进行故障检测和状态估计的策略以达到扰动抑制水平和故障敏感度水平的平衡,并获得一个保证系统稳定、残差系统H∞性能和故障检测性能的充分条件。2.研究随机通信协议（SAP）下具有不完全测量信息和不完全模态信息的PWL系统H∞滤波问题。首先,提出SAP调度下的信号传输模型—基于Markov链描述的随机模型,来刻画传感器节点接入网络的规则。进一步,针对部分模态信息,构造一个模态储存规则和一个随机序列处理随机的模态未知情况。最后,通过求解概率依赖的凸优化算法得到相应的滤波器参数。3.研究一种新的随机切换规则,其概率分布同时依赖于驻留时间和系统模态。研究目标是针对所提出系统,在输出量化和Round-Robin（RR）协议的条件下,设计出相应的控制器,并使系统达到均方稳定。结合驻留时间、协议的周期性和数据采样周期,得到一个周期性的条件以保证系统的稳定性。最后,利用凸优化方法,得到依赖于驻留概率的控制器增益。4.研究一类具有时变驻留概率和测量时滞的切换系统的事件触发机制与故障检测滤波器协同设计问题。结合随机分析技术和平均驻留时间（ADT）方法,得到一个充分条件以保证残差系统的稳定性、干扰抑制性能和故障敏感度水平。基于凸优化方法,设计出事件触发的阈值和故障检测滤波器增益。5.基于具有平均驻留概率的切换系统研究方法,给出能量约束条件下多智能体系统概率依赖的H∞一致性控制器设计方法。首先,用满足一定概率分布的随机序列来刻画能量分配机制和信息丢失。进一步,基于能量分配的概率和变化的丢包概率,通过使用增益调度方法得到满足系统控制性能的充分条件。最后,结合凸优化方法,得到可以满足H∞一致性且概率依赖的控制器设计方法。6.基于平均驻留时间方法,研究RR协议和能量约束条件下大规模系统的分布式控制和能量调度问题。集中供电的大规模系统可以分成许多内在连接的子系统,每个子系统都装配独立的传感器和控制器。各个子系统间需要通过网络进行信息传输,而由于能量不足,传感器只能轮流使用高能量或低能量传输信息。当传感器使用低能量传输信息时,被传输的信息会以一定概率丢失。我们的目标是利用平均驻留时间方法协同设计出能量调度方案和分布式控制器,使得大规模系统在有限时间内达到稳定。基于网络拓扑结构、通信协议的规则、能量分配的调度及能量不足诱导的丢包,建立一个分布式控制器模型并通过递归方法求解出控制器增益。