随着现代工业技术的飞速发展,人们对于控制系统的安全性,可靠性提出了更高的要求。因此,对于故障检测问题的研究,成为了自动控制领域里的热点问题。另一方面,切换系统在大型电网,发动机以及交通控制系统中有着广泛的应用,因此具有极大的研究价值。由于此类系统的运行一直伴随着子系统之间的切换,并且这种切换行为能够显著影响系统的性能,使得以保证故障敏感性能为目的的切换系统的故障检测问题变的非常复杂。目前为止,对于该问题的研究仍处在一个较为初级的阶段。本文主要研究了几类线性切换系统的故障检测和控制问题。主要的理论成果包括如下几个方面:(1)对于离散型切换系统的故障检测问题,状态依赖切换技术将会被首次应用到该领域,通过设计状态依赖切换律以及故障检测滤波器,整体的切换系统将会在有限频域内获得故障检测性能,这将显著提升系统对于故障的敏感性。同时,考虑到状态往往不可测的事实,我们提出的状态依赖切换律将只会利用故障检测滤波器的状态,这意味的提出的切换和故障检测策略都是可行的。(2)研究了线性切换系统的同时故障检测和鲁棒控制问题。基于提出的状态依赖切换律,系统的控制输入,检测及切换信号将由设计的控制器/检测器同时生成,这降低了故障检测和控制过程的复杂性,也意味着之前的开环控制结果被拓展到了闭环控制结果。值得强调的是,我们进一步通过对切换区域的分析,解释了状态依赖切换优于时间依赖切换的原因,从而证明了状态依赖切换能够保证更好的故障检测以及鲁棒性能。(3)对于传感器卡死甚至是中断型故障的检测问题来说,现存的方法往往直接研究检测信号(残差)和故障间的敏感性。显然的,当卡死型故障幅值非常小或是中断型故障(卡死值为零)时,这种方法只能使得系统具有较差的故障敏感性。为了克服这种缺陷,我们将引入有限频域伺服信号,同时利用多模型思想及适宜的切换策略,构造出检测信号在无故障情况和故障情况下对伺服信号的差异,从而保证了系统能够具有更好的故障检测性能。这也意味着我们没有直接研究残差和故障的关系,因此任意小的传感器卡死或是中断型故障都能被检测出来。(4)研究了一类不确定切换时延系统的故障检测问题。在时间依赖切换的技术框架下,我们设计了带有变增益的故障检测滤波器。比较已有的固定增益滤波器,变增益滤器能够提升系统的故障敏感性,同时,在特殊情况下,提出的变增益滤波器也能够退化成已有的结果。因此,我们的结果更加广义。最后,利用模型相关平均驻留时间方法,我们进一步提升了切换信号的设计自由度,因此从切换策略和检测策略两个方面降低了保守性并改进系统的性能。(5)为了避免潜在发生的频繁切换,我们研究了带有已知驻留时间约束的故障检测和鲁棒控制问题。通过设计一个能够满足已知驻留时间的状态依赖切换律,系统的切换频率将会被限制在一个可接受的范围内。接下来,我们设计了一系列时变的,基于输出反馈的控制器/检测器,以此保证闭环切换系统在提出的切换律作用下能够同时满足故障检测及鲁棒控制的目标。总的来说,提出的方法保证了切换系统能够同时具有状态依赖切换以及慢切换的优势。(6)本部分研究了饱和切换系统的l2增益分析和控制问题。我们构造了一系列时变的区域来刻画系统的饱和性,进一步,通过设计非线性参变的输出反馈控制器,保证了系统的状态能够一直保持在一个时变的椭球面之内同时闭环系统还可以具有l2增益。有趣的是,我们还证明了这个导出的时变椭球面一定在两个时不变椭球面之间。这为我们估计系统的扰动包容能力提供了便利。最后是全文的总结以及展望。