对于重要设备的运行，除了考虑完成所需功能，可靠性也是重要的一个方面。由于鱼雷一类武器系统的特殊性，不允许在系统中过多地运用硬件冗余技术。容错控制技术就成为提高控制系统安全性、可靠性和有效性的重要手段。在鱼雷武器系统中引入故障检测、诊断和容错技术是提高系统可靠性，提高大型远航程水下航行器的导引和控制系统性能，更好地发挥鱼雷武器装备性能的重要途径。叉字型舵水下航行器在控制上具有多种优越特性，其中，对于某些故障具有的容错能力是很重要的部分。但是目前对此的研究还非常少，传统的数学模型和仿真还都是建立在传统十字舵的基础上的。 本文首先概述了目前故障检测和容错控制领域的主要方法理论，然后给出了其中几种方法在水下航行器容错控制上的应用。研究了叉字型舵和十字型舵舵面动力学关系以及两者等效转换关系，进一步把在十字舵实现的诊断方法扩展到叉字型舵，论文对叉字型舵水下航行器的故障检测方法进行了研究和综合，并对故障时的控制规律进行了探讨。完成了基于横滚稳定性的舵机故障检测，以及通过舵机连杆检测舵机故障的设想。基本上得到了一套包括主要传感器故障、舵机系统故障在内的故障检测方法。对于系统的容错控制，也进行了仿真研究。 目前国内故障检测和容错控制领域的现状是理论研究较多，但工程应用很少。所以除了以上的理论工作，本文撰写过程中还进行了一些实际编程工作。首先是建立了一套故障诊断和容错控制研究专用的水下航行器模型。其优点是采用simulink工具包全模块化建模，方便直观易于修改和设定，可以应用在十字舵和叉字型舵两种水下航行器研究中，并且各种故障模块和信号都容易添加，可以得到曲线或数据结果。对于文中涉及的常态和故障态各种运行状态以及采用的检测方法、容错控制结构，大部分采用本专用软件进行了仿真验证。另外还编制了一套基于VC++的通用故障检测和容错控制研究专用软件。其特点是界面友好、操作简便，提供了数据调用功能，可以直接对仿真模型产生的数据进行分析处理，并给出相应的结论。