由一系列子系统和支配这些子系统之间动态行为转换的切换信号所组成的切换系统是控制领域长期以来的研究热点之一,这类系统能有效地描述因某些随机性或确定性因素而发生系统结构或参数突变的现象。虽然关于切换系统的理论研究成果已相当丰硕,但是对于持续驻留时间(Persistent dwell-time,PDT)切换系统,由于切换机制的复杂性,仍存在大量相关问题亟待解决。因此,基于PDT切换机制,本文旨在利用Lyapunov稳定性理论、严格的不等式放缩技巧以及矩阵理论等知识,研究具有非线性、广义特征、非脆弱、随机发生的增益不确定性等特性的切换系统多目标控制分析与综合问题,并将控制策略应用到对直流电机模型、隧道二极管电路模型、Lorenz混沌系统以及风力发电机组模型的分析与控制中。具体研究内容如下:1)针对具有执行器故障的非线性广义PDT切换系统,设计了一种基于容错机制的模糊状态反馈控制器。通过构造与PDT切换信号相关的Lyapunov函数,以及引入一系列新颖的合同变换矩阵,得到一组能保证闭环系统在一定执行器故障范围内指数可容许且满足指定的l2增益性能的充分条件,并通过求解凸优化问题,得到控制器增益的具体形式。随后,对于具有可变电阻器的串励直流电机模型,利用所提出的分析策略,构造了能保证闭环系统可容许且满足性能要求的控制器。2)针对T-S模糊PDT切换系统,设计了多目标容错输出反馈控制器。基于Lyapunov稳定性理论,考虑Lyapunov函数值在PDT切换信号的常规运行时刻具有衰减特性,而在切换时刻允许在一定范围内增长,并引入约束条件保证函数整体呈衰减趋势。通过分析,首次推导出一系列能保证所研究的系统满足多性能指标要求的充分条件。随后,采用合适的不等式放缩及解耦方法,将问题转化为对一组线性矩阵不等式的求解。最后,对隧道二极管电路模型仿真分析,验证了所提方法的有效性和实用性。3)基于前面对PDT切换系统的分析,进一步尝试用PDT切换机制来表征Markov链的分段常值转移概率的变化特点。重点研究了如何构造更能揭示系统双层切换特性的Lyapunov函数,以使得所推导出的保证同步误差系统均方指数稳定且满足指定的H∞性能指标的条件具有更低的保守性。此外,提出了一种基于矩阵变换的分析方法对含有模糊加权函数双重求和项进行处理,并且针对执行器机构可能出现随机发生的不确定性,引入伯努利分布白序列进行描述。最后,通过对Lorenz混沌系统的研究验证了所设计的模糊非脆弱控制器能有效地实现主、从系统之间的同步。4)在上述研究的基础上,进一步研究了时滞双层切换系统的多目标控制器设计问题。首先,考虑利用系统的状态向量设计控制器,以保证闭环系统的均方指数稳定以及满足多性能指标要求,由此,系统的H∞、l2-l∞、无源以及耗散性能指标能在统一的框架下得到研究。然后,通过构造合适的Lyapunov函数以及采用相关的矩阵解耦技巧,得到一组基于线性矩阵不等式形式的充分条件用于求解控制器增益。最后,针对风力发电机组模型,利用所提的方法设计多目标控制器,使得最终的闭环系统能达到均方指数稳定和拓展耗散性能指标要求。