现代科学技术的不断发展让飞行器在军事和民用领域被赋予日益复杂的空中角色,如战地搜索、地理勘测、野火监控等。面对大规模的复杂信息化环境,飞行控制系统从结构和任务上走向分布式设计成为发展趋势,其中保证分布式控制系统的安全性和可靠性至关重要。但传统的集中式故障诊断系统难于维护、扩展且通信负载过大的特点,让它不足以适应分布式系统的故障诊断需求。因此,基于多智能体技术的分布式故障诊断研究越来越受到学者的关注。故障估计作为故障诊断的重要环节之一,相较于故障检测和隔离,其设计难度增加了很多,所以分布式故障估计技术的研究更加具有挑战性。本文基于观测器方法研究了在执行器和传感器故障下分布式飞行控制系统的故障估计技术,并给出了性能优化措施。论文主要内容如下:首先,借助代数图论描述了分布式飞行控制系统的通信拓扑结构,实现了对智能体间信息共享特性的数学表示;通过引入相对输出估计误差概念和克罗内克积符号表示,设计了分布式通信拓扑结构下的全局故障估计观测器形式。其次,针对一类无向图通信拓扑结构的分布式飞行控制系统,研究了带圆盘区域约束的基于自适应观测器的分布式故障估计算法,完成了基于Lyapunov函数的全局误差动态系统的稳定证明。在分别考虑执行器发生常值故障或时变故障的情况下对无人机编队进行了故障估计算法的解算和仿真验证。同时指出,该方案同样适用于有向图通信拓扑结构的情况。再次,依赖于未知输入观测器的干扰隔离特性,进一步研究了可以从理论上彻底消除外界干扰的分布式故障估计方法。其中同时考虑了执行器和传感器故障条件,并通过基于状态增广的统一设计,获取了分布式全局故障增广模型,给出了分布式故障估计观测器的存在性理论证明,而干扰消除和统一设计较大程度上改善了设计方案的适用性。然而,第四章中的分布式故障估计方法预设了较强的假设前提,显然并非所有系统都能满足预设条件。为进一步改善理论完备性,研究了放松假设条件的基于鲁棒未知输入观测器的分布式故障估计改进方法。为进一步改善故障估计性能,继续研究了用有限时间收敛约束替代普通圆盘区域约束的故障估计方法,给出了严谨的理论证明和线性矩阵不等式解算方法。最后,为了验证所提出的理论方法,同时体现研究结果的横向比较,将故障估计算法应用到一类领导跟随型的分布式无人机编队飞行控制系统模型中,仿真结果证明所提出的理论方法在执行器或传感器故障下均具有良好故障估计能力。这些研究成果对提升分布式飞行控制系统的可靠性和安全性具有一定的理论学术价值和实践应用意义。