切换系统是一类重要的混杂系统,它是由多个子系统以及协调这些子系统间切换的切换规则组成的。由于很多实际系统具有切换特性,且越来越多的控制系统通过改变切换策略来改善控制性能,切换系统理论在近些年得到了广泛关注。本文主要以带有未知输入的线性切换系统为研究对象,利用传统的渐近观测器和有限时间观测器,对切换系统进行渐近状态估计和有限时间状态估计,并对两种不同的方法进行了比较,体现了有限时间观测器的优越性。另外本文还考虑了未知切换序列的情况,利用渐近观测器和有限时间观测器进行了激活模式辨识。在对切换系统进行状态估计之后,本文还进行了故障检测,确保当故障出现时可以立即发现,提高系统的稳定性。对于切换系统的状态估计,首先,利用状态和输出变换来处理切换系统的未知输入,以得到解耦未知输入的降维切换系统。其次,设计每一个降维子系统的龙伯格观测器和有限时间观测器,并分别对降维系统与观测器系统的输出残差范数进行最小化,从而提出一种激活模式辨识的方法。之后,根据设计的龙伯格观测器实现了降维解耦系统的渐近状态估计,继而得到原系统的状态估计。根据设计的有限时间观测器,设置任意小的时间参数,实现了降维解耦系统的有限时间状态估计,继而得到原系统的有限时间状态估计。最后,分别用MATLAB仿真来验证所提方法的可靠性。对于切换系统的故障检测,首先假设系统出现故障,然后用故障检测器对系统进行故障检测,最后用MATLAB仿真验证了故障检测器的可行性和有效性。在文章的最后,本文总结了已经完成的工作,并对将来的工作进行了进一步展望。