随着微纳制造技术和集成电路的发展,微机电系统（Micro Electromechanical System,简称MEMS）成为了近几十年来流行起来的一个新型领域。微机电系统具有体积小、集成度高、功耗低等优势,因此被广泛应用于人们的日常生活和生产中。微光机电系统（Micro Optical Electromechanical System,简称MOEMS）是微机电系统的一个重要的分支,它主要由微光学系统和微机电系统融合而成。微光机电系统在控制器的驱动下,通过微机械装置控制微光学元件产生位移或偏转,实现光路的改变或调制,因此被广泛应用于光通信和高清晰投影成像等领域。MEMS微镜是微光机电系统的一类应用产品,因其能耗低、体积小、精度高、响应速度快等优点,而被应用于医疗成像、航空航天、高清晰显示、光通信等领域。电磁驱动式微镜主要利用内部微型线圈产生的磁场力使微小的镜面产生偏转,实现对物体的扫描。相比于其它类型的微镜,电磁驱动式微镜可以实现较大的光学扫描角度。另外,电磁驱动式微镜还可以对物件实现较高频率的扫描,实现高清晰成像。在未来,电磁驱动式微镜还可应用于可穿戴式显示器、手机微型投影设备及微型激光雷达等,展现出极大的应用潜力,因此开展MEMS电磁式微镜相关课题的研究是具有很大的现实意义的。为了使MEMS电磁式微镜在应用过程中展现出优质的性能,需要对其进行多方面的研究。目前,国内外学者对于电磁式微镜开展的研究主要集中于制造、建模、控制算法和故障诊断等。本文研究的是电磁式微镜的状态估计与故障诊断,主要完成的研究工作如下:（1）根据前期的研究工作,电磁式微镜系统存在非线性迟滞特性,结合其模块构成,提出使用迟滞Hammerstein模型描述微镜系统,并进行参数辨识。（2）为了使算法在工程应用中易于实现、降低算法复杂度的同时保证一定的模型准确度,对现有的迟滞三明治系统的状态估计理论进行改进,利用Duhem算子替代PI算子描述系统的迟滞部分,并证明了改进后的非线性状态观测器的收敛性。将改进后的理论用于汽车尾气循环阀模型进行仿真,结果表明其可以对系统实现准确的状态空间描述,并在理想情况下可以准确地估计系统的状态变量。（3）由于迟滞Hammerstein系统是迟滞三明治系统的一种特殊形式,将上述改进后的基于Duhem算子的迟滞三明治系统状态估计理论进一步改进,使其适用于迟滞Hammerstein系统,并应用于电磁式微镜系统模型进行仿真,结果表明其可以对微镜系统实现准确的状态空间描述,并在理想情况下实现系统状态变量的准确估计。（4）考虑到实际工程环境中系统会受到模型误差、随机噪声等不确定因素的干扰,因此针对电磁驱动式微镜系统设计了鲁棒状态估计方案。为解决现有的非线性迟滞系统的鲁棒状态观测理论只针对模型误差和已知噪声具有鲁棒性的问题,本文提出使用基于H∞优化理论的比例积分观测器（PIO）对微镜系统进行鲁棒状态估计,使其考虑到系统存在的迟滞特性的同时,对模型误差和随机噪声也具有鲁棒性,通过仿真和实验结果表明,与现有的鲁棒状态估计理论和非鲁棒状态观测器相比,本文设计的比例积分观测器的估计误差更小,对系统状态的估计结果更准确。（5）基于本文提出的比例积分观测器（PIO）设计了电磁式微镜系统的故障诊断模块,针对电磁驱动式微镜常见的线圈损坏或传感器损坏、转动轴断裂、疲劳故障及电压超额进行故障特点分析与诊断,通过故障发生时故障诊断模块测得的残差信号时域、频域特征判断故障类型。