重置控制是一类混杂控制方案,它类似于现在流行的许多非线性控制策略,如切换控制、继电器控制、滑模控制。这些控制方法的一个共同点是都使用一个切换面来触发控制信号的改变,而重置控制的不同点在于切换面的两侧使用了相同的控制规则。重置控制由一个连续的基线性系统和一个重置律组成,当触发信号穿越某个面时,将控制器的部分状态重置为零。重置行为使得系统轨迹发生了跳变。在控制回路引入控制状态的重置可以有效的克服线性反馈控制设计中的局限,改善系统性能。重置控制系统是复杂系统中的重要分支,它推动了控制系统理论的进一步完善,延伸了控制理论基本概念和方法的适用范围,同时也提出了更多挑战性的理论问题。本文从重置控制理论的基本概念和方法出发,借助适当的数学工具,研究重置系统的动力学行为及其控制性能,进而考虑其稳定性、设计方法和在球杆系统上的应用。本文首先验证了重置控制相对于线性反馈控制的优势,并综述了重置控制稳定性的基本结论。然后研究了非线性重置控制系统的稳定性,证明了当基线性系统只存在弱Lyapunov函数且重置映射弱耗散时,只要基线性系统满足解析性条件,则非线性重置系统渐进稳定。本文还提出了基于提前重置的重置PID控制器设计,并应用于球杆系统的控制。仿真结果表明,与传统PID控制相比,本文提出的重置PID控制器具有更好的瞬间响应性能。