直升机飞行控制系统是直升机的重要组成部分,对于直升机的飞行性能和安全性起着非常重要的作用,直升机在飞行过程中会不可避免地会受到外界扰动、执行机构故障等不确定性因素的影响,这些不确定性因素可能会直接影响直升机的飞行性能和安全性能,严重时可能会导致飞行事故,因此研究直升机飞行控制系统故障诊断与容错控制具有重要意义。在直升机正常飞行情况下能保证其具有最优的性能指标,在直升机执行机构发生故障时,仍然具有一定的稳定性能并可以继续执行飞行任务并安全返航。为此,本文以直升机为研究对象,以线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequalities, LMIs)方法为基础,利用线性参数变化(Linear Parameter-Varying, LPV)技术,对直升机LPV控制系统进行故障诊断问题研究。首先,介绍了故障诊断的发展和现状,阐述并提出基于LPV模型的直升机故障诊断问题,接着介绍了直升机运动的基础知识,分析并建立了执行器故障模型,同时概述了LPV系统理论和研究方法,为后续的故障诊断研究建立理论基础。其次,针对直升机线性参数变化(LPV)系统执行器故障,提出了一种基于自适应观测器的故障诊断方法,设计中采用LPV凸多面体结构设计观测器,应用基于参数依赖的Lyapunov函数的稳定条件进行算法设计,并将设计的参数的求解转化为线性矩阵不等式(LMIS)约束下的凸优化问题。同时将方法与采用单一Lyapunov函数的经典自适应故障估计算法设计进行比较,仿真结果表明本文所提出的算法可以快速、有效地诊断并估计出执行器故障,解决了后者的保守性问题,更具有优越性。最后,将本文提出的基于LPV控制系统的自适应故障诊断方法应用于三自由度直升机物理飞行控制系统实验平台。针对三自由度直升机模型,设计故障诊断模块,从MATLAB数字仿真中可以看出,该诊断模块达到了满意的效果;然后将这个模块应用于物理仿真实验中,实验结果表明该模块仍然可以有效的估计直升机执行器故障,具有一定的实际应用能力。