线性控制是一门成熟的学科,有着悠久的研究历史。但是在实际的控制系统中,非线性系统更加普遍,系统不可避免地含有时滞、外界扰动、不确定性、多样性等一系列因素的影响。因此,针对非线性系统的研究是十分必要且具有挑战性的。在过去几十年中,非线性系统的状态估计问题获得了人们极大的重视。所谓状态估计是指根据可获取的测量数据来估计系统的内部状态。通常,对系统的输入和输出进行测量而得到的数据只能反映系统的外部特性,而系统的动态规律需要用内部状态变量来描述。而在实际工程中,描述系统动态规律的系统内部状态变量通常无法直接测量。因此,状态估计在许多控制系统中是必不可少的。在控制问题中,系统的稳定性能是十分重要的,许多关于稳定的定义研究了系统的稳态性能,却无法表现出系统的暂态性能。但是,暂态性能在某些控制问题中十分重要,人们希望系统在有限时间内满足给定的控制要求。在此背景下,有限时间控制的研究是十分必要的。有限时间控制是一种先进的控制方法,与传统控制相比,有限时间控制系统具有更快的收敛时间,更强的抗干扰性和更好的鲁棒性。本论文主要关注非线性系统的有限时间状态估计与控制问题,针对不同类型的非线性系统,对其进行状态估计和有限时间稳定性分析。并将本论文研究的控制方法应用于RLC电路系统和高速列车系统。最后通过仿真对本论文的研究进行验证,结果证明了所研究方法的有效性。本论文的研究内容和创新点如下:1)考虑具有扰动和时滞的非线性离散系统的有限时间状态估计问题,在非线性系统的测量输出中引入有界扰动。设计了含有多种扰动和时滞的有限时间状态估计器,根据Lyapunov稳定性理论、有限时间稳定理论和H∞有界理论,得到了估计误差系统的H∞有限时间有界准则。2)考虑了带有时变时滞和扰动的非线性连续系统的有限时间状态估计问题。为了减少数据传输而造成的通信资源的浪费,设计了基于事件触发机制的有限时间状态估计器。根据Lyapunov稳定性理论、有限时间稳定理论和事件触发机制,得到了估计误差系统的有限时间有界准则。考虑到触发阈值对误差系统上限的影响,所设计的状态估计器可以适用于不同的控制要求。3)考虑了神经网络系统的有限时间状态估计与控制的问题,根据Lyapunov稳定理论和有限时间稳定理论,分别获得了神经网络系统和估计误差系统的有限时间有界条件。可以使神经网络系统和估计误差系统在不同的时间内达到有限时间有界。4)考虑了高速列车系统的有限时间数据采样控制的问题,将高速列车系统看作一个整体,主要研究了高速列车各个车厢之间的位移和速度误差,并将采样周期转换为时变时滞,将高速列车系统的有限时间采样数据控制问题转换为时变延迟系统的稳定性分析问题。根据Lyapunov稳定性理论和有限时间稳定理论,获得了带有时变时滞和扰动的高速列车动态误差系统的有限时间有界准则。