本文的工作是围绕广义系统观测器的设计及故障检测和诊断而展开。首先对控制系统的变结构控制、广义系统、故障检测和诊断技术研究方法和成果进行了回顾。然后,本文重点讨论了两种观测器的设计及其故障检测和诊断方法:基于滑模观测器的广义系统故障检测和诊断方法、基于函数观测器的广义系统故障检测和诊断方法。近二十年来,为了提高系统运行的可靠性,寻找更为有效的方法对控制系统进行故障检测和诊断(FDI)一直是研究的热点。故障检测的目的是当故障发生时能够及时报警,而故障隔离(诊断)的目的是能够准确地确定故障所发生的位置。在对系统的结构特征以及系统的输入输出信号分析的基础上,获得表征系统故障的信息,以检测并分离出系统的故障,是进行系统容错控制决策的基础,具有重要的意义。目前,故障检测和诊断最有效的方法之一是基于观测器的设计方法。这种方法的主要思想是构建观测器去估计系统的输出,再利用实际输出和估计输出的差值生成残差信号,由此残差信号,对系统的故障进行分析和判断。滑模观测器对不确定的参数变量和噪声具有不敏感性和良好的鲁棒性,设计和补偿都很简单,这些都决定了滑模观测器是一种很好的观测器设计方法。观测器的参数化可用于解决最优H2 H∞ 滤波问题,鲁棒观测器,观测--控制器设计及故障检测等设计问题。 本文分别讨论了滑模观测器和函数观测器的设计方法及其在故障检测中的应用。分析了观测器的生成机理,最后给出了数值仿真例子以阐述所提方法的使用步骤。