混合系统是指同时含有若干离散事件过程和若干连续动态过程的一类动态系统。这些不同性质的过程交替发生,相互作用。本文以脉冲系统、切换系统及脉冲切换的混合控制模型为研究对象,深入研究了混合系统的最优化控制及其相关问题。并对切换系统在机器人足球中的应用作了初步探索。论文结合实际应用的需要,提出了一种在分段连续部分实行分段连续控制,在切换时刻实行脉冲控制的混合控制数学模型-脉冲切换混合控制系统。在此数学模型基础上,从线性脉冲系统的混合控制的可控性入手,提出了当系统受到干扰时,系统可控的充分条件。本文对无约束线性脉冲系统、无约束的线性脉冲切换系统二次型优化混合控制问题进行了研究,通过设计混合反馈控制器来控制系统达到优化状态并保证系统的稳定性。本文还将无约束的切换系统优化研究中的直接微分法推广到了有约束的非线性脉冲切换系统。文章通过研究目标函数值的变化量和脉冲输入及切换时间的微小变化量之间的关系,提出了一种离散化数值解算法来解有约束的非线性脉冲切换系统优化问题。文章最后对将切换系统应用到机器人避障控制作了初步探讨。本论文是在现有的切换系统和脉冲系统的优化理论基础上展开研究的,主要针对一类脉冲切换系统混合控制模型。最后,对全文的研究工作作了总结并对在混合系统优化方面今后要做的研究工作作了展望与设想。