本项目应用混杂系统和哈密顿系统的新理念发展新技术，对典型分布参数混杂机电系统自由活塞能量转换器进行建模、仿真和控制。首先从物理结构与能量交换的角度重新建立自由活塞能量转换器的混杂哈密顿层次结构模型，然后以混杂系统的分层控制和哈密顿系统几何理论为基础，研究系统运动控制和系统总体性能优化问题；进而将该建模和控制技术推广到一般混杂机电系统。.本方法充分考虑了分布参数混杂机电系统内在的物理结构和能量交换的特殊性，可以准确描述自由活塞能量转换器的动态特性，从而简化控制器的设计，提高系统的稳定性和运行效率，是一种全新的控制理论和技术。