基于代数方法的切换系统状态估算的研究(3)
混杂动态系统，是由连续变量动态系统和离散事件动态系统相互作用而形成的统一的动态系统，其结构框图如图1所示。同样的，他们提供了关于自发和智能系统的分析和合成的基本框架和方法。混杂系统通过时间、事件两类动态机制共同驱动系统状态的演化，其状态空间由欧氏向量空间和离散事件有限集合共同组成，二者相互作用，使得系统的运行轨迹整体上呈现离散位置的迁移，局部则呈现连续状态的渐近演化，表现出更加复杂的动态行为。
图1.混杂系统结构框图
混杂控制系统由相互作用的连续动态子系统和离散动态子系统组成。这样的系统时常起因于例如制造业、通讯网络、自动驾驶仪设计、计算机同步、交通控制和工业生产方法中的关于连续过程的计算机辅助控制。混杂系统出现的另一种重要形式是复杂控制系统的分层结构。在这些系统中，分层结构帮助处理复杂性，并且层级中的高层次需要减去低层次中的详细的模型，从而迫使离散和连续部分相互作用。此类系统应用的例子包括灵活的制造业和化工业中的过程控制系统，相互连接的电力系统，智能车辆高速公路系统，空中交通管理系统和计算机通信网络。对混杂控制系统的研究在为连续系统设计连续监督控制器方面是十分必要的，并且其是设计具有高自由度的智能控制系统的核心。对混杂系统的研究创造了一个跨接控制工程，数学和计算机科学的新的且有趣的学科。
文献[8]中提到，混杂系统具有很强的工程背景，目前大多数工业控制系统都可以称为混杂系统，因为它们既包含由连续变量所描述的物理演化过程和又包含以符号操作与离散监控决策为特征的高层协调优化过程。另外，现代计算机技术的高速发展和普及应用，为系统的模型化、优化控制和决策问题提供了强有力的技术支持。以一种统一的更一般化的模式对混杂系统进行系统深入的研究，已成为当今控制与计算机科学界的前沿热点。混杂系统的研究内容较广，主要包括以下几个方面：混杂系统的稳定性分析[9]；混杂系统的控制和优化[10]；混杂系统的仿真[11]；混杂系统的应用研究[12]等。
切换系统是一种形式简单、工程应用广泛的混杂动态系统[13]。它是一类动态系统，它由若干个子系统以及一个决定当前状态的逻辑规则构成。从数学上来看，每个子系统可由确定的微分方程（连续时间系统）或差分方程（离散时间系统）来描述。系统的逻辑规则通常称为切换律或切换策略，它协调各个子系统的运行，决定在某一时刻哪一个子系统为有效的子系统。切换律产生相应的切换信号，切换信号通常是一个依赖于时间(时间切换)或依赖于系统状态(状态切换)的分段常值函数，它影响着整个系统的稳定性与动态性能[14]。
文献[8]提到近年来，切换系统的研究倍受人们的关注，是广大控制工作者研究的焦点之一，之所以如此，其原因有三：第一，切换系统在实际中具有广泛的代表性，很多系统可用切换系统来描述;第二切换控制广泛应用于实际的系统设计中,有不少的非线性系统不能用输出反馈镇定但可用简单的切换控制来镇定;第三，由于切换系统结构相对简单，便于分析，因此它的研究方法和结果常常可为一般混杂系统的研究提供理论和方法上的借鉴和启示。
切换系统拥有广阔的前景，切换系统的分析与设计方法广泛应用于化学加工系统、自动公路系统、机器人生产系统、交通预警及防撞系统、磁盘驱动系统等实际系统中，并在汽车引擎控制及飞行器控制、空间分布式过程控制、机器人控制、通信网络控制等领域都得到了一定的应用。
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