被观测系统的分布式状态估计是传感器网络技术的基础问题之一。分布式估计相比于传统的集中式估计成本更低,抗风险能力更强,与分散式策略相比,估计性能更好,适用范围更广。但由于分布式测量系统的局部测量输出与被观测系统往往不能构成能观系统,给分布式观测器研究带来一定困难,相应的基于分布式观测器的故障诊断和容错控制研究也面临挑战。目前,分布式估计的研究成果较多,但是研究方法比较复杂,并且分布式故障诊断以及容错控制方面研究较少。本文主要围绕基于分布式观测器的故障诊断和容错控制展开研究,主要工作与研究成果如下:研究了分布式观测器的存在条件和简单设计方法,并探索了最小阶分布式观测器设计方法。该分布式观测器由一组局部观测器组成,局部观测器之间通讯网络为强连通有向图,并且每个局部观测器最终都能渐近地估计出原系统状态,局部观测器阶数与原系统相等。以此为基础本文首次提出了最小阶分布式观测器的存在条件和设计方法,充分利用局部输出信息重构出部分状态,从而降低了分布式观测器阶数。研究了基于H_-/L_∞指标和区间观测器的分布式故障检测方法。首先针对分布式测量系统故障检测困难的问题,设计了分布式H_-/L_∞故障检测观测器,H_-/L_∞指标不仅能够抑制干扰对残差的影响,而且能够增强残差对故障信号的敏感性,同时,L_∞增益指标也能够生成用于故障检测的阈值。另外针对不确定系统,本文提出了基于区间观测器的分布式故障检测方法,通过设计分布式区间观测器得到正常系统局部输出区间,当发生故障时部分输出会超出区间从而检测出故障。研究了线性系统的全阶和降阶鲁棒分布式故障估计器设计方法。首先把故障看做原系统的增广状态,构造一个增广系统,然后针对该增广系统设计分布式故障估计器,各个局部故障估计器通过给定的通讯拓扑图互相交换信息,从而在每个观测节点都能同时估计出原系统的状态和故障信息。为了降低局部估计器的阶数,本文进一步利用局部测量信息,提出了降阶鲁棒分布式故障估计器。研究了基于分布式观测器的线性系统主动容错控制问题。首先针对执行器加性故障提出了分布式主动容错控制方法,本文把加性故障看做增广状态,进行故障估计,然后基于故障信息在控制器部分进行在线故障调节,设计了容错控制器增益和估计器增益矩阵。另外,针对执行器的乘性故障,提出了一种分布式主动容错控制方法,本文利用局部信息进行执行器乘性故障在线估计,然后进行局部补偿,最终实现线性系统全局主动容错控制。