近年来,随着生物基因研究的发展,布尔控制网络衍生出多种类型,其中切换布尔控制网络在理论和应用方面发挥着非常重要的作用.本文涉及了三种切换布尔控制网络,主要的研究内容如下:第一种:传统切换布尔控制网络,主要研究其能观性问题.提出了四种能观性的定义,为了描述由不同输入序列、切换信号和初始状态驱动的输出,定义了观测数据矩阵并得到了四个充分必要条件来判别相应的能观性,然后讨论了这四种能观性之间的关系.第二种:输出含同步切换信号的切换布尔控制网络,主要研究其可重构性问题.可重构性是依据有限时间内收集的数据能否确定系统当前状态的能力.首次定义了该网络的四种可重构性,并提供了两种判别方法.一种是周期判别法,需要比较具有相同周期的周期性模型输入状态轨迹,另一种是矩阵判别法,该方法构造了一个可描述所有初始状态及其由不同模型输入序列驱动的相应输出的矩阵,从而比较其内部数据.第三种:输出含不同步切换信号的切换布尔控制网络,进一步探讨了可重构性问题.提出了该网络下七种可重构性,其中切换信号和输入序列的存在性和任意性不一致.定义了可以描述所有无法区分状态对的加权对图,结合该图和自动机理论给出了判定可重构性的方法.随后,对于给定的可重构的切换布尔控制网络,提供了一种确定当前状态的算法.最后,设计了一个状态观测器.全文总共分为五章:第一章简要讲述了布尔网络和布尔控制网络的研究背景,总结了能观性和可重构性的研究背景以及已有研究成果,介绍了矩阵半张量积的相关知识与应用.最后,给出了本文的主要研究内容及结构安排.第二章首先介绍了矩阵半张量积的定义及性质,引入了三种切换布尔控制网络,然后在结构矩阵的定义和半张量积的框架下,分别给出了三种网络的代数形式.第三章首先针对传统切换布尔控制网络提出了四种能观性定义,基于矩阵判别法,给出了判定能观性的充分必要条件.然后针对输出含同步切换信号的切换布尔控制网络提出了四种可重构性的定义,基于周期判定法和矩阵判定法两种方法分别进行了研究.第四章针对输出含不同步切换信号的切换布尔控制网络给出了七种可重构性的定义,设计了三种算法来构造不同的自动机模型,并给出了几个可重构性的充要条件.最后,针对输出含同步切换信号的切换布尔控制网络设计了一个状态观测器.第五章对全文进行了总结.