本文研究的混合系统由一系列连续模态和一组逻辑切换机制组成,系统按照给定的切换准则在各模态之间切换以达到性能要求。许多现代大型控制系统的混合特性推动了混合系统的研究。混合系统的控制理论近十多年来取得了显著的进步。控制系统中的故障常常会引发系统的异常行为。容错控制的目的在于通过控制器的调节使得故障系统仍能保持满意的性能或者至少达到可以接受的性能指标。目前,关于混合系统的容错控制成果很少,而很多复杂系统需用混合系统建模,这使得混合系统的容错控制技术研究具有重要的理论价值和迫切的实际需要。本论文系统地研究了混合系统的故障行为,提出了一系列新颖的容错控制技术。考虑两大类故障:连续性故障影响到系统每个连续模态;离散性故障影响到系统的切换机制。考虑两种容错控制目标:连续性能目标,即混合系统连续动态在原点处稳定或者输出调节/跟踪问题可解;离散规则目标,即混合系统的离散切换机制需满足某些约束,如给定切换顺序。首先,运用连续系统理论研究基于连续性能目标的容错问题,针对带有多种切换性质的混合系统,如基于时间的切换、基于状态的切换、脉冲切换、随机切换等,提出了一系列容错控制方法。主要依据两种思路:第一种是先针对每个故障模态分别设计容错控制律以保证该模态稳定,然后和混合系统的全局稳定性条件相结合已保证混合系统全局稳定;第二种是直接研究带有不稳定故障模态的混合系统的全局稳定性,而不去重构故障模态内的控制器,该思路的核心是让稳定模态去克服故障模态对全局稳定性造成的负面影响,从而实现混合系统的全局稳定性。接着,对于带有离散规则容错目标的混合系统,提出了一系列基于离散事件理论的容错控制方法。主要思路是从离散事件系统的角度对系统离散部分的故障进行重构,同时和连续动态的可达性相结合,从而维持系统的离散规则。针对两种主要的离散事件系统模型:有限状态机和Petri网分别进行了讨论。最后,基于混合系统的方法提出了几种新颖的监测容错控制策略用于提高动态系统的容错控制性能。所提出的容错策略不需要一系列滤波器/模型去隔离故障,只依赖于简单的控制器切换机制即可实现系统的容错,并可保证系统在故障诊断与容错延时中的稳定性。该论文有着明确和广泛的工程背景。采用许多实际系统的例子演示所得理论结果的有效性,如电路系统,DC电机,CPU过程控制;制造系统;智能交通系统,以及电动自主车辆等等。