第1章緒論


切換系統(tǒng)(switched systems)是一類(lèi)重要的混雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)，切換系統(tǒng)是由以下幾個(gè)原因產(chǎn)生的D1-2]：系統(tǒng)本身存在著不連續(xù)的動(dòng)態(tài)特征從而導(dǎo)致切換的發(fā)生；由于系統(tǒng)某個(gè)組件的磨損或者失效，系統(tǒng)環(huán)境發(fā)生攝動(dòng)，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(jī)械旋轉(zhuǎn)切削過(guò)程通常被建模為非線系統(tǒng)行研究，但是在切削過(guò)程中，與每個(gè)屑片的硬度相關(guān)的參數(shù)隨著切削過(guò)程是不斷增加的，這時(shí)用單一的模型刻畫(huà)，與實(shí)際系統(tǒng)有很大的差距，而用多個(gè)模型來(lái)刻畫(huà)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(gè)控制器的切換能夠達(dá)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(shí)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(kāi)關(guān)閥門(mén)、離合器或者半導(dǎo)體開(kāi)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(jì)算機(jī)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(tái)。與此同時(shí)，切換系統(tǒng)理論的蓬勃發(fā)展也為實(shí)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(dòng)控制與計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域重要且充滿活力的熱點(diǎn)課題之一，其主要原因在于：


（1）大量的實(shí)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(jī)械系統(tǒng)[6]、航空發(fā)動(dòng)機(jī)[7]、機(jī)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(shí)際工程中的廣泛應(yīng)用使得對(duì)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(gè)切換信號(hào)構(gòu)成的，但是其屬不是各個(gè)子系統(tǒng)質(zhì)的簡(jiǎn)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(shí)際問(wèn)題中凸顯了其很大的優(yōu)勢(shì)，即在解決系統(tǒng)基本問(wèn)題的同時(shí)，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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