微小故障一般是显著故障发生的前兆,其检测越精确、越及时,越有利于系统的安全运行。由于传统控制器的内在容错性,难以发现初期的微小故障,随着时间的推移易酿成重大事故。现有的故障检测方法多采用被动方式,根据输出残差来评估故障是否发生,无法精确、及时地检测微小故障。因此,本课题采用主动故障诊断机制,对微小故障的检测与容错控制进行了研究与探索。针对线性定常系统参数的微小故障检测问题,提出两种不同的解决方案:首先,提出了基于控制器重新配置的主动故障检测方法,通过分析微小故障和双Youla-Jabr-Bongiorno-Kucera(YJBK)参数之间的关系,基于YJBK参数化方法分别构建主动故障诊断器(AFD)和偏主动故障容错控制器(PAFTC),并提出了一种基于AFD和PAFTC的系统统一框架。在正常情况下,系统运行在主动故障检测模式,系统输出不受主动检测器的影响;当系统发生微小故障,主动检测器发出报警,系统自动切换到容错控制模式,进一步保障系统的稳定性。在上述基于控制器重配方法中,主动故障检测的决策机制为系统输出或者残差超过阈值,容易造成系统短暂的不稳定,所以必须同时设计容错控制器,增加系统复杂性。为简化系统结构,在同样的YJKB参数化框架下,提出了基于辅助输入信号设计的微小故障检测方法。通过分析故障特征矩阵和频率的关系,说明采用正弦信号激励作为辅助输入的合理性;给出了能够同时保证微小故障快速主动检测和系统稳定性的故障评价指标,并使用多目标优化的方法来找到辅助输入信号的合适频率和幅值。最后,通过仿真实例对上述两类不同的微小故障诊断检测方法进行测试,验证其微小故障检测能力。