类似于机器人等许多现代系统，其工作和故障都有多种模式，因此会表现出复杂的行为，且每种行为都与相应的连续动态相关。准确了解物理系统当前的模式和状态信息对于故障发生时，系统自身启动恰当的自主操作是十分重要的。然而，系统的当前模式和连续状态通常是不可直接观测的，必需通过已知驱动、可测得量和一个系统模型来估计。混杂系统理论定义了系统正常运行及故障时的离散模式及其之间的转换关系，这种依赖模式的数学模型为系统建模提供了一种很好的方法。本文以混杂系统为研究对象，以键合图理论为基础，研究了故障诊断视角下的混杂系统模式跟踪方法。　　首先介绍了键合图理论的基本内容，着重分析了混杂键合图模型中的因果关系分配，将模型近似和顺序因果关系分配结合起来，由系统的混杂键合图模型得到诊断键合图模型，进而得出系统的全局解析冗余关系。　　其次定义了系统模式是受控结状态的一种独特组合，并给出了模式的表达方式。以三容水箱为例，详细介绍了混杂系统模式跟踪中重要的模式变化特征矩阵和故障特征矩阵等重要的概念，给出了系统正常运行及元件故障情况下的模式跟踪的具体实现方法，并在三容水箱仿真模型中验证了方法的有效性。　　最后将本文理论应用于三相电压源型逆变器的模式跟踪与故障诊断，建立了逆变器的键合图模型，导出了其全局解析冗余关系。利用开关时序结合模式变化特征矩阵实现了逆变器正常情况下的模式跟踪。然后在逆变器功率开关管单一开路故障情况下研究了模式跟踪，实现了系统的模式跟踪及故障隔离。　　本文是将键合图理论应用于混杂系统状态监测的一次有益尝试，为混杂系统的模式跟踪及故障检测和隔离提供了理论方法。