本文主要对一个非线性的液位控制系统出现故障时如何对故障进行诊断以及将不同故障加以分类进行了研究，针对于不同的工业控制系统如何进行故障诊断人们提出了许多种不同的方法，总的概括来说主要分为三大类：基于硬件冗余的方法、基于解析模型的方法和基于辛信号的方法。本文针对液位控制系统提出了基于右互质分解的故障观测器和基于支持向量机的故障分类器设计。本文首先对不同种类的故障诊断方法和研究现状进行了一个简单的介绍，指出了每一种方法的优缺点，然后介绍了基于支持向量机的故障分类方法以及其研究现状，接着详细介绍了支持向量机的基础理论和基于支持向量机的一些多分类方法。接下来，对液位控制系统进行了建模和控制，系统的模型是根据伯努利原理建立的，针对液位控制系统的非线性特性，本文用算子理论对其进行了分析，根据鲁棒稳定条件来设计右互质分解控制器并设计了跟踪算子实现对系统的精确控制。然后在基于鲁棒右互质分解方法设计的控制器实现稳定控制基础上设计了基于右互质分解方法的故障观测器实现了对非线性液位控制系统的执行器故障的诊断，并通过对仿真结果和实验结果进行观察体现了故障观测器的诊断效果。然而，当系统出现多种故障的情况下，上面提到的故障观测器是无法将所有故障一一诊断出来的，针对这种状况设计了基于支持向量机的多种故障分类器。首先是对实际液位控制系统的故障进行了分析，针对实际系统的组成部分得出系统容易发生的四种故障有：水泵故障、流量计故障、液位传感器故障和电磁阀故障。然后根据液位控制系统的实际情况提取出作为支持向量机的输入特征向量有：控制器的输出控制信号、流量计测量值和液位传感器测量值。然后在实际系统上对四种故障进行了模拟得到系统发生故障时的特征数据并利用得到的故障特征数据验证了分类器的效果。