切换系统是一类重要的混杂系统,有着广泛的实际背景和重要的理论价值。由于切换系统中连续动态和离散动态的相互作用,使得系统的行为变得十分复杂。因此有大量问题亟待解决。目前,对切换系统的大部分研究成果都集中在稳定性上。本文研究几类切换系统的输出跟踪与调节问题。由于解决非切换系统输出跟踪和调节问题的理论和方法不能直接用来解决切换系统的这些问题,因此使问题增加了很大的难度。本文利用多Lyapunov函数方法和平均驻留时间方法给出了切换系统跟踪与调节问题可解的各种充分条件,初步建立了非线性切换系统输出调节问题的基本理论框架。本文的主要工作包括以下几个方面：(一)研究了不确定级联非线性切换系统的输出跟踪问题。当输出跟踪问题可解和不可解的子系统同时存在时,利用平均驻留时间方法和变结构控制方法,通过设计滑模变结构控制器和满足平均驻留时间的切换规则,给出了输出跟踪问题可解的充分条件。(二)考虑了含有线性子部分的级联非线性切换系统的H∞输出跟踪问题。在不同的假设条件下,分别利用多Lyapunov函数方法和平均驻留时间方法给出了非线性切换系统H∞输出跟踪问题可解的充分条件,并分别设计了依赖于状态的切换律和基于时间的切换规则。多Lyapunov函数方法的使用,使得切换系统子系统的H∞输出跟踪问题可以不具有可解性。在级联系统的零动态部分不是在任意切换信号作用下都稳定的情形下,可以利用平均驻留时间方法得到切换系统H∞输出跟踪问题可解的条件。(三)研究了非线性切换系统的增长无源性和输出跟踪问题。首先,基于弱存储函数给出了切换系统增长无源性的概念,其中切换系统的增长无源性不需要子系统增长无源性的假设。其次,给出了判定切换系统增长无源的充分条件。最后,基于切换系统的增长无源性设计了切换系统输出跟踪问题可解的控制器,其中切换系统子系统的跟踪问题可以不具有可解性。(四)讨论了线性切换系统输出调节问题的可解性。在不要求子系统输出调节问题可解的情况下,基于多Lyapunov函数方法,通过设计切换律并分别应用全信息反馈和误差反馈给出了问题可解的充分条件。然后,基于平均驻留时间策略,同样通过两种反馈给出了调节问题可解的充分条件。进一步,基于问题可解的充分条件给出了控制器的设计。(五)考虑了非线性切换系统的输出调节问题。本文基于平均驻留时间方法和解决非线性输出调节问题所用到的中心流形理论给出了非线性切换系统输出调节问题可解的充分条件,初步建立了非线性切换系统输出调节问题的基本理论框架,并分别设计了全信息反馈控制器和误差反馈控制器。(六)给出了基于几何稳态概念的非线性切换系统输出调节问题可解的充分条件。当子系统输出调节问题不可解且非线性切换系统子系统的线性主部不可镇定时,首次应用几何稳态的概念和多Lyapunov函数的方法来解决切换系统的输出调节问题。其次,基于几何稳态的概念和平均驻留时间方法,给出了非线性切换系统输出调节问题可解的另一个充分条件。最后对全文所做的工作进行了总结,并展望了下一步的研究工作。