切换系统是一类重要的混杂系统,有着广阔的物理背景和极高的应用价值。其研究成果与控制工程中的许多实际问题密切相关,如移动机器人控制、机械设备的隔振控制等。因此,切换系统的分析与研究具有十分重要的科学价值和应用意义。切换系统中连续动态与离散切换信号之间的相互作用使得切换系统具有非常复杂的动态行为,这为控制及相关领域提出了不少具有挑战性的研究课题。另一方面,实际系统中存在着的非线性扰动、随机摄动、时滞等因素与切换信号相互作用,使得对这样一类复杂切换系统的分析变得更加困难,大量的分析与综合问题亟待解决。本文针对一类存在非线性扰动、随机摄动、时滞以及参数切换的复杂切换系统,研究其分析与综合问题,并进一步研究了复杂切换系统方法在网络化故障检测与滤波系统中的建模与分析。研究工作主要包括：1.研究了一类存在随机量测时延的非线性随机切换系统H_∞滤波问题。由于随机噪声、时滞、非线性以及切换机制相互作用,对该类复杂切换系统的分析极为困难。采用随机系统分析方法以及Lyapunov稳定性理论,给出了滤波误差系统均方指数稳定且具有给定H_∞性能指标的充分条件。对参数化矩阵进行约束,得到了滤波器设计方法。最后通过一个基因调控网络的数值仿真,说明了所给结果的正确性。2.讨论了一类同时存在状态时滞和切换时滞的非线性切换系统异步H∞滤波问题。通过构造一个分段的Lyapunov函数以及采用平均驻留时间分析方法,得到了滤波误差系统指数稳定且具有给定H_∞性能指标的时滞依赖充分条件。同时,还建立了异步时间与系统性能之间的定量关系。最后通过一个神经网络的数值仿真,说明了滤波器设计方法的有效性。3.研究了一类存在量测数据丢失的非线性随机切换系统H_∞滤波。进一步考虑了实际系统可能存在的非线性扰动、随机扰动和混合时滞等问题,比现有研究结果更具有一般性。特别地,对于量测数据丢失问题,还提出了一种新的补偿策略。针对这样一类复杂切换系统,通过采用平均驻留时间分析方法和Lyapunov稳定性理论,给出了滤波误差系统指数稳定以及具有H_∞性能的充分条件。并基于此,设计了最优滤波器。4.针对一类存在静态约束和状态时滞的离散时间奇异切换系统,首次研究了基于平均驻留时间切换的指数H_∞滤波问题。通过引入一个全新的引理以及构造一个合适的Lyapunov函数,给出了滤波误差系统正则、因果以及指数稳定的充分条件。在此基础上,给出了H_∞滤波器的设计方法。最后,通过经济系统中的投入产出系统验证了结果的有效性。5.研究了复杂切换系统在模糊系统网络化故障检测中的建模与分析问题。首先,讨论了存在介质访问受限和随机丢包的模糊系统网络化故障检测问题。将网络化故障检测系统建模成具有一个随机参数和时滞的的模糊切换系统,并采用复杂切换系统分析方法给出了故障检测系统均方指数稳定且具有给定H_∞性能指标的充分条件。其次,研究了时间槽数量有限情况下的网络化故障检测问题,同时考虑了传感器饱和、信号量化以及数据丢失问题更符合实际的网络化故障检测系统。将故障检测系统建模成具有多个随机变量,参数不确定项和非线性项的模糊切换系统,给出了故障检测系统均方指数稳定且具有H_∞性能指标的充分条件以及最优检测器的设计方法。6.采用复杂切换系统方法研究了能耗约束下的无线传感器网络H_∞滤波问题。针对无线传感器网络的能量有限问题,提出了一种具有时变传输间隔的信号发送策略以降低节点的能耗,并分别研究了同时存在时变传输间隔协议和随机丢包的集中式H_∞滤波和分布式H_∞滤波问题。将滤波误差系统建模成具有多个随机变量的随机切换系统,并借鉴复杂切换系统分析方法,给出了滤波误差系统均方指数稳定且具有给定H_∞性能指标的充分条件。建立了信号发送过程与系统性能之间的定量关系。最后通过弹簧系统的数值仿真验证了滤波器设计算法的有效性。