近年来,由于切换系统可以广泛地应用于航空航天、电力电子、生物医学等各个方面,因此,切换系统一直是一个非常热门的话题,其广泛的应用范围是保持研究活力一个重要因素。随着科技的不断前行以及各项顶尖技术的不断攻关,现在的生产生活都已提升到一个很高的水平,许多系统将面临的也是越来越苛刻的运行环境以及越来越高标准的运行结果。这些不断增长的要求给我们的设计工作带来了巨大挑战。我们必须考虑系统的运行环境及其影响,并仔细注意随时可能发生的意外情况。如果发生故障,后果可能很严重。因此,及时发现故障具有重要意义。切换系统的子系统通常情况下都是稳定的,但是一些意外的扰动或者故障可能会导致其发生突变。所以说,对于突变为不稳定的子系统的切换系统的稳定性研究具有很重要的意义。另外,发现现有文献对具有全不稳定子系统的切换系统的故障检测研究还不够多,所以本文的主要内容可以被概括为如下的几个方面:第一是具有不稳定子系统的切换系统的鲁棒故障检测滤波器研究。通过选取合适的滤波器形式,以及引进加权故障矩阵,利用线性矩阵不等式方法,得到了增广系统能够稳定且具有鲁棒性能的充分条件。最后,仿真结果验证了所设计的滤波器的有效性。考虑到系统在一个有限的时间区间上的运行状况,又结合奇异系统的特性,其二是具有不稳定子系统的切换奇异系统的鲁棒故障检测滤波器研究。首先,给出了确保奇异系统是正则的和脉冲自由的条件。其次,给出了其有限时有界及有限时稳定的充分条件。然后,利用线性矩阵不等式给出了一个确保有限时L2增益的可解性条件。最后,仿真结果验证了所设计的滤波器的有效性。第三是具有不稳定子系统的切换系统的故障检测观测器设计。采用Luenberger型观测器,得到误差系统。考虑了系统状态矩阵与输出矩阵为不可观的情况,将其作为误差系统不稳定的原因。对误差系统的稳定性以及鲁棒性进行分析,采用离散李雅普诺夫函数方法,得到了稳定性和H∞性能可解的条件。最后,仿真结果验证了所设计的观测器的有效性。第四是具有不稳定子系统的切换系统的H∞/H_观测器研究。将系统的故障与扰动分开考虑,并分别研究他们对误差信号的影响。采取与第三相似的观测器形式,得到具有扰动和故障的误差系统。利用离散李雅普诺夫函数方法,得到确保稳定性的平均驻留时间。在保证稳定性的条件下,又分别提出了确保H∞性能和H_性能的充分条件以及可解性条件。最后,仿真结果验证了所设计的观测器的有效性。第五,引入了区间观测器的概念,以解决传统观测器在故障检测期间可能发生的不准确情况。通过设置系统的上下区间观测器,得到了误差系统。考虑到原始系统的不可观测情况是误差系统不稳定的原因,使用离散李雅普诺夫函数和平均驻留时间方法获得足够的条件来确保稳定性。之后,分别研究了系统扰动和故障信号的影响,获得了误差系统具有H∞性能和H_性能的充分条件以及可解性条件。最后,仿真结果验证了所设计的观测器的有效性。