切换系统作为一类特殊的混杂系统,其动态性能不仅取决于各子系统的控制输入,还依赖于切换信号的选择。由于切换系统中连续动态和离散动态并存且相互作用,控制器和切换律设计深度耦合,使得切换系统的稳定性分析与控制综合十分复杂。同时,系统在实际控制工程中往往会受到一定的限制,这对控制器和切换律设计造成了很大的困难,也成为切换系统约束控制领域的热点和难点问题。本文针对受限切换系统的稳定性分析和控制问题进行了研究,主要研究工作分为以下几个方面:考虑一类由有界输入渐近零可控子系统组成的切换系统半全局镇定问题。由于各子系统具有不同的特征结构,因此需要通过不同的变换矩阵来实现开环子系统的特征结构分解,导致变换后系统状态在切换点处不连续。另一方面,子系统有其各自的吸引域,为保证切换系统的稳定性,此时切换律的设计需要保证激活子系统的初始状态属于该系统的吸引域,但现有控制策略下的时间依赖切换律设计难以满足这一要求。为此,通过建立切换律依赖状态变换模型,提出了参量多李雅普诺夫方程方法;设计低增益状态反馈控制器和平均驻留时间切换律,使得对于任意给定的有界初始条件均可实现半全局镇定。为了避免控制器设计过于保守,设计低增益参数的搜索方法以调节控制增益。当子系统开环不稳定时,考虑执行器饱和下切换系统的局部镇定问题。针对现有的椭球方法过于保守而多面体方法计算过于复杂的问题,提出一种基于半椭球不变集的受限切换系统控制设计方法。基于线性凸包技术建模饱和控制器得到一个多面体状态约束集,进而通过放宽对李雅普诺夫函数诱导的椭球不变集的限制,获得了椭球集和多面体集的交集区域,即半椭球集。基于该半椭球集设计状态反馈控制器和状态依赖切换律,保证了在半椭球集构成的吸引域内系统渐近稳定。所提出的半椭球方法比椭球方法得到了更大的吸引域,而且计算上较多面体设计方法更为简便。考虑外部扰动下具有状态和控制输入受限的切换系统的局部镇定问题。通过结合二次李雅普诺夫函数和多面体李雅普诺夫函数,构造一类新型多李雅普诺夫R-函数;设计状态反馈控制器和基于梯度的切换律,保证从给定的初始条件出发的系统状态仍然有界。该方法可根据性能要求调整R-函数参数实现不同类型的李雅普诺夫函数之间的调节,并确定一个允许初始状态的集合。此外,对于具有状态正性约束的切换系统,由于线性余正李雅普诺夫函数方法只能得到棱锥体不变集,导致吸引域估计较为保守。构造一类多面体余正李雅普诺夫函数,获得了系统在多面体不变集内的稳定性条件。该方法的优势在于所得到的余正函数设计更加灵活且扩大了吸引域估计。研究状态不可测切换系统的无扰切换控制和切换律设计,避免控制信号在切换时刻剧烈颠簸。为解决传统连续控制器与理想切换控制器并行运行所造成的硬件冗余和资源浪费等问题,构造了一类连续虚拟控制信号,并通过虚拟控制信号与实际控制信号的差值描述控制信号的颠簸程度;利用该差值信号给出了状态不可测切换系统的无扰切换条件。在此基础上,设计了基于无扰补偿的动态反馈控制器和颠簸依赖切换律,在保证闭环系统稳定性的同时满足了无扰切换性能。切换次序受限是指只允许从一个子系统切换到另一个子系统,但反之不允许。由于现有加权有向图模型的权值设计仅与子系统特性有关,忽略了切换路径的特性,限制了切换律的设计。因此,基于路径依赖平均驻留时间设计完全切换图模型,得到了与允许切换路径相对应的稳定性条件,降低了设计的保守性。进而结合路径依赖平均切换频率构造了基本切换图模型,排除了运行总时间有限的切换路径,提高切换律设计的适用性和灵活性。当该图模型中的路径满足周期条件时,可进一步构造基于聚类的切换图模型,简化了切换次序受限下切换系统的稳定性分析。