工业过程控制的目标是确保被控输出以一定精度跟踪预设操作状态,这种“操作状态”就是通常所说的“设定点”概念。如化工过程中的连续搅拌釜式反应器(CSTIR系统,控制目标是使得CSTR中的混合原料达到一个要求的温度和浓度(可根据原料特性的不同,由人工改变),以合成合格的化工产品。以往一般的设定点控制研究假定设定点(参考信号)事先已知,很少关注设定点的设置问题。为了能够在未来的工作中去除这个假设,本文研究针对外部环境变化的调度、跟踪及相关控制问题,是对依据工业生产环境的动态变化规划被控对象运行轨迹问题的初步探索。本文的主要内容包括以下三个方面：1.)根据生产环境变化规划被控对象的运行轨迹,离不开应对外部环境变化的调度研究。(1)在现实世界的工厂中,经常要检测并处理一些可能对生产过程或产品质量造成风险的外部环境变化,第二章提出一个新的重调度／调度框架处理外部环境风险。现存的调度研究中,重调度分析因子一般是资源和工作相关的,很少涉及外部环境变化,该章扩展了重调度环境包含元素境况,其专门用来描述外部环境。引入适合度概念判断是否需要为应对外部环境变化启动重调度。然后,将上诉框架应用于实木家具厂机加工车间的调度问题,并为之设计了一个适合度计算方法。最后,实验结果显示了重调度框架的有效性,并说明了在生产调度中考虑外部环境的重要性。(2)第三章研究一家实木家具厂的机加工车间的调度问题。众所周知,“恶劣”天气经常导致木制品质量问题的发生。该章提出了一个新的分派规则来安排车间生产以减少“恶劣”天气对木制品质量的影响。首先,引入两个指标——风险持续时间和风险大小来描述工作要面对的天气状况。基于这两个指标,使用模糊决策方法计算工作适合度,它反映在未来天气状况下适合执行某工作的程度。将工作适合度与Rachamadugu & Morton(R&M)分派规则结合起来形成我们的分派规则。然后,构建匹配度度量来评估天气环境与木制品的含水率要求的匹配程度,匹配度越大,质量问题发生的风险越小。最后,在仿真试验中将我们的方法与R&M分派规则进行对比,可看到新分派规则能在保证低加权滞后时间的同时大大增加匹配度值。(3)第四章仍研究家具厂机加工车间的工作排序问题。基于上一章的研究结果,注意到不同工作对天气敏感度不同,进一步改进了分派规则,主要目标依然是为了减小因“恶劣”天气导致质量问题发生的可能性。除了风险持续时间和风险大小两个涉及天气状况的指标外,又引入一个新指标——工作敏感度来描述每个工作。基于这三个指标,使用模糊决策方法计算工作适合度,并且构建了一个适合度调节因子来调整适合度的大小,将调整过的适合度与传统启发式方法结合起来形成改进的分派规则。然后,设计了一个能反映工作敏感度的度量标准——湿度惩罚,评估我们分派规则的有效性。最后,实验结果表明,新分派规则能在保持低的加权流水时间／滞后时间的同时,大大减少质量问题发生的风险。2.)由于外部环境变化,控制对象的某些性质发生变化,导致控制性能受限,被控输出可能达不到预设的参考值。亟待解决的问题是确定在变化后的环境中被控对象能达到哪些参考值,第五章初步探讨了这个问题,运用模糊控制方法研究一类非线性离散时间系统的输出跟踪问题。首先,使用扇区非线性方法将非线性系统转化为Takagi-Sugeno (T-S)模型,并建立了时滞模糊观测器估计状态变量和前件变量。在可根据参考输入得到目标状态的条件下,将输出跟踪问题转化为跟踪误差系统的镇定问题,结果,能使用解决镇定问题的方法实现输出跟踪。然后,引入一个新的时滞模糊Lyapunov函数,可以独立设计控制器增益和观测器增益。最后,提供一个实际例子,质量——弹簧——阻尼机械系统,和一个数值例子,显示了我们方法的有效性和优越性。3.)事实上,若把外部环境变化直接写入控制过程的微分方程模型中,随着外部环境的变化,不同阶段的控制模型可视为切换控制系统的子系统。所以,考虑切换系统的稳定性和镇定问题对于我们的研究是非常重要的。第六章研究离散时间非线性和线性切换系统的稳定性和镇定问题。为了更好地描述切换信号,我们引入一个新概念——前向平均驻留时间。结合使用多步(multiple-sample)类Lypapunov函数变形,扩展了非线性切换系统的稳定性结果。然后,基于此为线性切换系统设计了新的切换信号,得到了改进的指数稳定性结果,并且为线性系统建立了依靠模态的控制器,保证结果的闭环系统指数稳定。所得的镇定条件是线性矩阵不等式(LMIs)形式的,易于验证。最后,通过仿真证明了我们方法的有效性。