科技的进步推动了工业系统朝着大规模、多功能和高集成方向不断发展,与此同时,机械臂因其适应性强、可操作性好的优良特性,在工业环境中广泛应用。在追求经济效益的同时,机械臂系统的安全性和稳定性也应得到重视。如何在机械臂出现故障后,迅速检测故障和消除故障影响一直是机械臂故障诊断与容错控制的重要内容。并且随着通信网络在控制系统中的应用,网络化机械臂系统的故障诊断与容错控制也值得关注。本文以双连杆机械臂为研究模型,主要研究了机械臂传感器故障时的故障诊断与容错控制设计、网络化机械臂系统执行器故障时的故障诊断与容错控制设计,以及网络化机械臂协作系统的故障诊断与容错控制方案,并通过MATLAB仿真验证了上述研究的有效性。(1)在机械臂发生传感器故障时,建立其故障系统模型,并通过引入状态变量使传感器故障的故障诊断与容错控制转化为执行器故障的故障诊断与容错控制,设计自适应观测器来对故障进行估计;将比例微分控制器和滑模控制器结合,设计容错控制器,进一步消除故障对系统的影响,保证机械臂系统的稳定;(2)利用上述自适应观测器和容错控制器在应用网络化控制的机械臂系统中,研究执行器故障时的故障诊断与容错控制。网络化机械臂系统执行器发生故障时,构造自适应观测器,通过使用时延状态给出故障估计律对故障进行估计;在得到故障估计信息后,设计容错控制器,并考虑对时延进行补偿,以进一步的消除故障和时延对系统的影响,保证机械臂系统的稳定;(3)进一步地研究机械臂协作中的故障诊断与容错控制。在网络化机械臂协作系统中,两个机械臂共同完成协作任务。假设故障机械臂发生乘性故障,使用自适应观测器对故障进行估计;为了保证协作任务的顺利完成,提出两种容错控制方案:一种是直接对故障机械臂设计容错控制器;另一种是重构正常机械臂的控制器,以达到容错控制效果。这两种容错控制方案都能够保证协作系统故障后的稳定运行。