切换系统可以对多模态或多控制器的系统进行建模,在航天、能源、通信等行业具有广泛的应用前景,是控制领域当前一个非常重要的研究课题。该系统主要由有限个子系统和控制/描述各子系统之间切换规则的切换信号组成。目前,针对线性切换系统在复杂子系统动态、切换信号等方面的研究,已经取得了显著的成果,但同时也存在很多不足和大量亟需解决的难题;此外,如何利用高科技传输媒介,例如网络,和传统切换系统相结合,有效地提高切换系统的动态性能,也是一个十分有意义但同时又具有挑战性的问题。目前对于连续时间线性切换系统的研究,主要集中在非网络传输背景下,而对于网络化切换系统的分析与综合还有待进一步拓展。另一个需要关注的问题是对于系统稳定性能的分析,当前对于切换系统的研究主要集中在Lyapunov渐近稳定上,该性能定义的运行时间是无限长,然而在实际应用中,一些系统的有限时间动态性能,例如有限时间稳定性能更为重要。综上所述,研究一类基于网络传输的线性切换系统的有限时间性能分析与综合,是一个十分有实践意义的课题。本论文在已有连续时间线性切换系统研究成果基础上,对部分结果进行拓展和改进,同时将其应用到网络化控制系统中,对其在有限时间内的系统性能进行分析与控制器设计。提出了基于控制器模态依赖的Lyapunov函数构造方法,有效地解决了当前异步切换控制问题基于线性矩阵不等式求解时的复杂性难题,同时为网络化切换系统的分析,提供了一种有效的技术方案;此外,从节省网络资源的角度,提出了一类基于事件触发传输机制的控制器设计方案。这些成果可以有效地解决具有复杂子系统动态(例如不可控子系统)、网络通信受限等问题。改进异步切换模态依赖控制器和网络化跟踪模态依赖控制器设计技术分别在多档位位置伺服切换系统以及卫星跟踪控制系统中得到了有效的验证,为工程实践提供了有效的理论框架和技术参考。论文的主要内容和研究成果如下:对已有非网络环境下线性切换系统的研究现状进行了分析和概述,同时对部分结果进行了拓展和改进。从切换信号的研究角度,分别对当前四种主要切换方式:任意切换、驻留时间切换、平均驻留时间切换以及模态依赖平均驻留时间切换,在有限时间框架内进行了性能分析和控制器设计,同时对一类最新提出的基于持续驻留时间切换的系统的有限时间控制问题进行了研究;从复杂子系统动态研究角度,对一类具有不稳定子系统的有限时间控制问题进行了研究,该成果可以有效地解决一类具有不可控子系统的系统性能分析与控制器设计问题;从切换系统综合角度,对当前存在异步切换控制的系统综合问题进行了研究,提出了一种基于控制器模态依赖切换的Lyapunov函数构造方法,该方法可以有效地降低当前异步切换控制基于线性矩阵不等式求解复杂的问题,同时为下一步基于网络传输的切换系统的研究提供一种可行的解决方案。上述三个方面的研究结果不仅有效地补充了当前非网络线性切换系统成果体系,也为后面章节基于网络传输的线性切换系统的研究提供了理论基础。对具有丢包和传输时滞的网络化切换系统的有限时间控制问题进行了研究,分别针对三种控制器进行了设计:基于网络传输的状态反馈控制器、基于网络传输观测器的状态反馈控制器、基于网络传输的输出跟踪控制器。利用输入-时滞技术,将具有丢包和传输时滞的网络传输转换为系统时变时滞,同时针对系统切换模态只能在采样点进行检测和网络受限传输问题,将其增广为具有异步切换控制器的线性切换时滞系统。利用前面研究中提出的改进异步切换处理技术,对增广的线性切换时滞系统模型进行处理,得到基于线性矩阵不等式的可行性条件和基于平均驻留时间的切换信号。上述三种控制器设计问题,基本涵盖了线性切换系统主要的控制途径,有效地解决了切换系统和网络化控制系统相结合时,各自存在的问题和耦合产生的问题,从而为基于网络化传输的切换系统控制问题研究以及相关的滤波与状态估计等其他问题研究提供了一种可行的技术方案。在上述研究的基础上,提出了一种新的数据传输方案:事件触发传输机制,并分别针对状态事件触发和混杂事件触发两种方案进行了研究和分析。传统的非事件触发传输方案,是对所有的采样数据都进行传输,这样势必会造成网络资源的浪费,甚至产生网络堵塞。而基于事件触发传输机制不需要对所有采样数据进行传输,而是对每一个采样数据进行筛选,只有符合条件的数据才会被传输。首先对于切换信号已知或可实时检测的切换系统,提出了状态事件触发传输方案,即在定周期采样机制下,对每一个采样的系统状态进行分析计算,当其满足预先设定的事件触发机制时,就进行传输,否则该数据将被丢弃。其次,对切换信号未知且系统模态需要在采样点进行检测的情况,提出了基于混杂事件触发传输机制,即系统状态或系统模态在采样时刻任一条件满足,包含系统模态和状态信息的数据都将被传输。状态事件触发和混杂事件触发本质是对可能存在异步切换控制的情况进行设计的。该方案的提出充分利用了系统状态的及其变化速率信息,可以有效地降低网络传输负担,优化网络传输环境。对一类具有不可控子系统的网络化线性切换系统的控制器问题进行了研究。不仅考虑了上一章所提出的基于混杂事件触发传输方案,同时考虑了采样周期的非一致性问题。提出了一种基于不可控子系统和可控子系统总运行时间比例受约束的切换规则,同时结合平均驻留时间的切换方式,确保了具有复杂子系统动态以及复杂采样和传输方案的切换系统的有限时间性能。同时将结果拓展到了一类具有凸多面体不确定性的切换系统中,得到了参数依赖的可行性条件和基于不可控子系统和可控子系统总得运行时间比例约束尺度的平均驻留时间切换信号。该问题是对前面研究内容中:含不稳定子系统有限时间控制器设计、改进的异步切换控制器设计以及基于事件触发传输机制的技术综合和拓展,为研究具有其他复杂系统动态以及其他复杂传输环境的网络化切换系统有限时间系统综合问题奠定了理论基础。