切换系统是一类重要的混杂系统，具有重要的理论研究价值和广泛的工程应用背景。切换系统的最优控制和随机系统最优控制是目前控制领域的研究热点。而其中的最优切换时间控制问题是切换系统研究中的重要内容之一。本文主要研究了自治时滞切换系统、自治随机切换系统的最优切换时间控制问题，以及切换思想在挠性卫星姿态控制中的应用。主要研究内容及创新点如下:　　1、针对一类带有时滞的自治切换系统，研究了其最优切换时间控制问题。基于变分法，在系统不需要屈服周期的情形下，得到了一般性的结论。对于具有分离模式的时滞切换系统，推导了代价泛函对于切换时间的偏导数，并给出了其解析表达形式;进一步，给出了其平衡点存在的必要条件;最后，仿真算例验证了方法的有效性和可行性。　　2、针对一类离散时间线性时不变自治切换随机系统，研究了其最优切换时间控制问题。在更一般的框架下，选取的代价泛函同时包含求和项和终端项，且代价函数在不同的子区间上也是不同的。首先，对于单个切换点情形，基于变分法，推导了代价泛函对于切换时间的差分公式;其次，对于多切换点情形，给出了一种寻找最优切换时间的方法;最后，仿真算例验证了方法的有效性。　　3、针对一类具有单切换点的线性时不变自治切换随机系统，研究了其最优切换时间控制问题。提出了一种寻找最优切换时间的方法。首先，对于单切换点情形下优化问题，详细推导出了代价泛函对切换时间点的导数公式。其次，给出了对于多个切换时间点情形的梯度公式。由于得到的公式均具有相对简单的形式，可以直接与梯度下降算法结合来得到最优的切换时间。最后，通过两个算例验证了方法的有效性。　　4、针对一类含有多个切换点(记为N(N＞1))的线性时不变自治切换随机系统，研究了其时间优化控制问题。基于变分法，给出了泛函对切换点的梯度公式。该梯度公式具有相对简单的形式，可以方便的结合梯度下降法给出相应的最优切换时间。由于水箱系统可被视为混杂系统的近似系统，这类系统经常用来分析研究混合动力系统的建模和优化控制问题。最后，分别以二水箱系统和2个数值算例为例，验证了方法的有效性。　　5、在切换系统最优控制的框架下，讨论了挠性卫星的姿态控制问题。首先，根据挠性卫星姿态调整的运动模型，同时考虑两种执行机构的控制作用，将卫星的姿态控制问题转化为一种切换控制问题，并在能量最小性能指标下讨论其最优控制问题。其次，基于粒子群优化(particle swarm optimization，PSO)算法和Powell算法给出了求解最优切换时间问题的完整优化算法。最后，以3阶挠性卫星系统为例，给出了具体仿真算例。　　最后对全文所做的工作进行了总结，并指明了下一步研究的方向。