切换系统是一类重要的混杂动态系统，它由若干子系统组成，用切换律来表征在不同子系统之间的切换方式。它的稳定控制问题是一个重要的研究问题。通常的预测控制方法可以很好的处理系统约束，具有较强的鲁棒性，并使得系统稳定，但都首先假设其中的优化问题初始可行，而对于初始稳定区域并没有具体的描述。本文针对切换非线性系统，在其变量受约束的情况下，讨论了稳定预测控制的设计和应用问题。具体内容有： 1.针对具有不确定性和变量约束的非线性切换系统，提出了一种基于李亚普诺夫函数的预测控制方法，其中状态约束分为两种情况：一是要求状态变量在所有时刻都满足约束(称为硬约束)；另一种是允许状态在某些时刻超出约束(称为软约束)。主要思想是：对切换系统的每一个子系统，在输入和状态均受约束的情况下，设计基于李亚普诺夫函数的有界控制器和预测控制器，并在两者之间适当切换，以得到初始稳定区域的描述并使得子闭环系统保持稳定。对整个切换系统，设计适当的切换律，以保证：1)在切换时刻，闭环系统的状态处在切入系统的稳定区域内；2)切入模块的李亚普诺夫函数是非增的，从而可保证稳定性。在状态变量的约束是软约束时，对每一子模块首先设计一个控制策略,尽快将状态控制进初始稳定区域，然后再利用稳定区域内的控制律使系统稳定。 2.针对一类输入变量受约束且状态不可测的非线性切换系统，提出了一种混合非线性预测控制方案。其主要思想是：利用李亚普诺夫函数和状态观测器，设计在预测控制器和有界反馈控制器之间适当切换的混杂控制器，以得到初始稳定区域的描述并使得子系统闭环稳定；对整个切换系统，基于状态估计，设计在各组件间平稳切换的切换律，以保证整个闭环系统的渐近稳定性。最后通过对一个化工过程实例进行仿真，验证了所提控制方法的有效性。 3.针对一类带有不确定性和变量约束的切换非线性系统，在状态不可测的情况下，基于状态观测器和李亚普诺夫函数，提出了一种混杂预测控制方案，使得闭环系统稳定。主要思想是：基于李亚普诺夫函数和状态观测器，设计混杂预测控制器，以使子闭环系统稳定，并得到初始稳定区域的一个描述；对整个切换系统，基于状态估计，设计在各组件间平稳切换的切换律，以保证整个闭环系统的渐近稳定性。通过一个化工过程例子的仿真验证，说明了此方法的有效性。 4.考虑一类带有不确定性的切换非线性系统，其子系统是严格反馈型的非线性系统。基于多李亚普诺夫函数方法和反步法，提出了一种鲁棒自适应控制器和切换规则的设计方法。系统的未知不确定性及外界干扰不要求线性增长速度，并由模糊系统在线逼近，利用反步法设计了子系统的鲁棒自适应控制器，并证明了子闭环系统的稳定性。同时设计适当的切换律保证了整个闭环系统的稳定性。将所提出的方法应用于一个数值例子，结果表明了所提出方法的有效性。 5.当预测模型与实际系统之间有较大偏差时，预测控制器的性能会变得比较差，故在系统存在不确定性时，增强预测控制方法的鲁棒性是必要的。然而通过一种控制策略来应对所有的不确定性通常是比较困难的。可以针对每一种不确定性设计不同的控制策略，然而其计算量过大不利于实际应用。鉴于此，基于临近极点定理给出了一种简便的控制方法，它结合参数规划方法已给出优化问题的简易解，其计算量不大，最后通过一个搅拌反应罐的仿真实验验证了其有效性。 在本文的最后，总结全文，并提出在该方向上需进一步做的工作。