2、混合系统的背景与定义

混合系统的背景与定义

1. 混合系统的起源与发展

混合系统的研究始于20世纪60年代，但直到近几年才得到广泛关注。混合系统的兴起源于物理过程与数字控制器交互的实际需求，如嵌入式控制系统。随着计算机技术和传感器技术的进步，混合系统在各个领域的应用越来越广泛，如航空航天、汽车工业、医疗设备和能源生产与分配等。

混合系统的特点是将连续动态（由微分或差分方程控制）与离散动态（由自动机或有限状态机控制）相结合。这种结合使得混合系统能够在多种操作模式之间灵活切换，每个模式都由其自身的特征连续动态定律控制。模式转换可以由内部触发（如变量穿过特定阈值）或外部触发（如直接给系统下达离散命令）。

2. 混合系统的基本概念

2.1 混合系统的定义

混合系统是指由连续模型（由微分或差分方程控制）与逻辑规则、自动机和其他离散组件（如开关、选择器等）相互作用的系统。这些系统可以在许多操作模式之间切换，每个模式都有其独特的连续动态定律。模式转换可以由内部触发（变量穿过特定阈值）或外部触发（直接给系统下达离散命令）。

2.2 混合系统的构成要素

混合系统由以下几个关键部分构成：

• 连续动态 ：由微分或差分方程描述，如汽车引擎的速度、温度等。
• 离散动态 ：由自动机或有限状态机描述，如控制器的状态变化。
• 交互机制 ：描述连续和离散动态之间的相互作用，如事件生成器(EG)和模式选择器(MS)。

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