第1章緒論


切換系統(tǒng)(switched systems)是一類重要的混雜動態(tài)系統(tǒng)。一般來說，切換系統(tǒng)是由以下幾個原因產(chǎn)生的D1-2]：系統(tǒng)本身存在著不連續(xù)的動態(tài)特征從而導(dǎo)致切換的發(fā)生；由于系統(tǒng)某個組件的磨損或者失效，系統(tǒng)環(huán)境發(fā)生攝動，從而造成系統(tǒng)某些參數(shù)的跳變或者系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的突變。例如，機械旋轉(zhuǎn)切削過程通常被建模為非線系統(tǒng)行研究，但是在切削過程中，與每個屑片的硬度相關(guān)的參數(shù)隨著切削過程是不斷增加的，這時用單一的模型刻畫，與實際系統(tǒng)有很大的差距，而用多個模型來刻畫能改善單一模型造成的誤差，并且有效地提高控制精度；多個控制器的切換能夠達到單一控制器所不能完成的控制目標(biāo)，或者能夠比單一控制器實現(xiàn)更好的能；離散設(shè)備的引入，導(dǎo)致了切換行為的發(fā)生，如開關(guān)閥門、離合器或者半導(dǎo)體開關(guān)等。


1.1切換系統(tǒng)概述


受到現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子技術(shù)和計算機科學(xué)迅猛發(fā)展的影響，切換系統(tǒng)的研究具備了廣闊的平臺。與此同時，切換系統(tǒng)理論的蓬勃發(fā)展也為實際復(fù)雜系統(tǒng)的分析和控制提供了理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。切換系統(tǒng)理論已發(fā)展為當(dāng)今自動控制與計算機科學(xué)領(lǐng)域重要且充滿活力的熱點課題之一，其主要原因在于：


（1）大量的實際系統(tǒng)都可以建模成切換系統(tǒng)，如網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)[3]、交通系統(tǒng)[]、多智能體系統(tǒng)[5]、機械系統(tǒng)[6]、航空發(fā)動機[7]、機器人系統(tǒng)[8]、電力系統(tǒng)[910]等都可以建模成切換系統(tǒng)。切換系統(tǒng)在實際工程中的廣泛應(yīng)用使得對切換系統(tǒng)的研究具有重大的科學(xué)意義。


（2）切換系統(tǒng)雖然是由一組子系統(tǒng)和一個切換信號構(gòu)成的，但是其屬不是各個子系統(tǒng)質(zhì)的簡單疊加，這是由于切換行為的發(fā)生使得子系統(tǒng)的質(zhì)不能得到繼承。


（3）切換系統(tǒng)理論在解決實際問題中凸顯了其很大的優(yōu)勢，即在解決系統(tǒng)基本問題的同時，改善了系統(tǒng)的暫態(tài)能，提高了系統(tǒng)的控制精度。


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