随着科学的发展和技术的进步,系统的复杂性和投资越来越大,同时系统的安全性、可靠性、可维护性等也越来越重要。航空、航天、核工业和化学工业等领域,由于工作环境的特殊性,要求系统具有更高的安全性、可靠性和可维护性。系统一旦发生事故,便会造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失,使人们更进一步认识引入故障检测与诊断技术的重要性。因此,动态系统的故障诊断方法及其应用研究具有重要的意义。本文针对实际中的执行器或传感器故障,利用基于观测器的方法,结合稳定性理论、奇异系统方法等技术,研究不同的动态系统的故障诊断方法问题。主要内容概括如下:1.基于奇异系统方法提出一类具有传感器故障的离散系统故障检测方案。介绍两种性能指标分别用来测量对扰动的鲁棒性和故障的灵敏度。采用奇异系统方法,设计一种新的故障检测观测器,不仅保证状态误差系统是渐近稳定的且满足H∞性能指标。基于设计的观测器,同时得到状态、输出和故障的估计。解决残差对故障的灵敏性问题。仿真结果说明提出的新方法的有效性。2.讨论一类传感器故障的离散马尔科夫跳变系统的故障检测方法。把故障看作系统状态,构造一个辅助状态,得到扩张状态系统。设计一种奇异故障检测观测器,同时获得状态、输出和故障的估计。该观测器不仅保证状态误差系统是随机稳定的、残差对扰动具有很强的鲁棒性且对故障具有很好的灵敏性。数值仿真验证提出的理论结果的有效性。3.采用奇异系统方法来解决一类离散时间系统的执行器故障检问题。在考虑控制输入、执行器故障和未知有界扰动的情况下,基于奇异系统方法,设计一种故障检测滤波器使得残差系统是容许的且满足H∞性能指标。利用Lyapunov稳定性理论,证明残差系统的容许性。得到所需的故障检测滤波器。最后,仿真结果用来说明提出方法的有效性。4.考虑一类具有执行器故障的T-S模糊离散时间系统的H∞故障检测滤波器设计问题。对于系统的控制输入、执行器故障和未知有界扰动,设计一种奇异故障检测滤波器使得残差系统在H∞意义下是容许的。残差系统的容许性的充分条件以线性矩阵不等式的形式给出。也给出所设计的检测滤波器参数的形式。通过设计的故障滤波器,同时获得状态和扰动估计。通过分析仿真结果来说明该方法的有效性。5.应用有限频域方法设计车辆主动悬架系统的故障检测滤波器。分别考虑低频域、中频域和高频域设计故障检测滤波器。故障检测滤波器问题转化为H∞滤波器问题。基于广义KYP引理和Lyapunov稳定性理论,获得满足H∞性能指标的残差系统在有限频域的稳定性充分条件。制定设计问题的优化算法。仿真结果用来说明本章提出结果的有效性和实用性。最后,归纳总结本文的主要结果,并对今后的工作进行展望。