大多数实际系统经常会受到工作环境的变化、系统零部件的损坏、子系统之间的关联改变等随机突变因素的影响,这些因素可能会导致系统自身的结构和参数发生突变。作为一类重要的随机切换系统,semi-Markov跳变系统由于能够很切合地建模具有这种特性的系统,因而受到了国内外学者的广泛关注。本文在现有研究成果的基础上,针对一类具有复杂结构的semi-Markov跳变系统,从性能指标、执行器故障以及系统运行的网络环境等方面考虑,研究其优化控制算法设计问题,并将所得的优化控制算法应用到一些实际的系统模型中。具体内容如下:(1)针对一类具有semi-Markov跳变参数的单区域电力系统,研究其在H_?性能指标下的负荷频率控制问题。在控制器的设计过程中,充分考虑通信网络中的时延现象。主要的目的是设计一个PI型负荷频率控制器,使得闭环系统是随机稳定的且满足规定的H_?性能指标。借助于Lyapunov稳定性理论、改进的不等式技术以及新颖的矩阵解耦方法,建立确保这种控制器存在的充分条件。最后,将所得的控制策略应用到单区域电力系统的分析与负荷频率控制中,从而验证所提出的控制方案的可行性。(2)针对一类具有执行器故障的semi-Markov跳变系统,研究其容错控制问题。考虑到执行器在系统运行中可能会发生故障的情况,在控制器的设计过程中引入容错机制,以提高所研究系统的容错性。基于Lyapunov稳定性理论和semi-Markov核概念,建立一组确保闭环系统?误差均方稳定性的准则。根据这些准则,提出容错控制器的设计方法。最后,将所得的控制器设计方法应用到直流电动机系统的分析与优化控制中,从而验证所提出的设计方案的实用性和合理性。(3)针对一类具有不可靠链路的semi-Markov跳变系统,研究其量化输出反馈控制问题。同时考虑通信链路中的数据包丢失和信号量化现象,并分别引入服从伯努利分布的随机变量和对数量化函数对上述两种现象进行合理的数学描述。主要的目的是设计一个输出反馈控制器,以保证闭环系统是?误差均方稳定的。借助于Lyapunov稳定性理论和随机分析理论,建立一组依赖于驻留时间的稳定性准则,以设计期望的输出反馈控制器。基于这些准则,通过求解一个凸优化问题,得到控制器的增益。最后,将所得的控制策略应用到PWM驱动的直流-直流升压转换器系统的分析与优化控制中,从而验证所提出的设计方法的有效性和可行性。