故障诊断是系统在运行过程中,确定系统运行正常或异常,以至于及时发现该系统故障及其原因,并能预报故障发展趋势的技术。因此,故障诊断已经成为自动控制领域一个重要的课题。基于线性系统模型的故障诊断方法的研究工作已取得一系列成果,而如何开展带有扰动等不确定性的非线性系统的故障诊断方法逐渐成为当前的热点和难点问题。本文针对考虑执行器故障、传感器故障和扰动的一类不确定非线性系统的故障诊断问题进行了研究。主要研究内容包括:首先,针对带有执行器故障上界已知、传感器故障及其导数上界未知的一类不确定非线性系统的故障诊断问题,给出了一种基于鲁棒滑模观测器的故障诊断方法。将系统状态与传感器故障作为增广状态,使原系统变换为广义系统,并进行坐标变换,将广义系统变换为包含增广状态的辅助变量系统,设计鲁棒滑模观测器以估计系统状态、传感器和执行器故障。通过等效输出控制原理,近似逼近真实执行器故障,从而精确估计执行器故障。最后,通过对比仿真结果验证该方法的有效性。其次,针对带有未知上界的执行器故障、未知上界的传感器故障和未知扰动的一类不确定非线性系统故障诊断问题,给出了一种基于未知输入自适应观测器的故障诊断方法。将传感器故障作为增广状态的一部分,使原系统转变为增广系统,设计未知输入自适应观测器以估计系统状态和传感器故障,利用实际系统输出与观测器输出之差的自适应估计器来估计执行器故障,提高观测器的估计精度。最后,通过对比仿真结果验证该方法的有效性。最后,针对系统不满足观测器匹配条件的一类不确定非线性系统的传感器与执行器故障诊断问题,给出了一种基于未知输入中间变量观测器的故障诊断方法。引入了一个中间变量,将该中间变量与传感器故障作为增广状态的一部分,使原系统变换为非奇异增广系统,设计未知输入中间变量观测器以估计系统状态、传感器和执行器故障。该观测器充分利用原系统的可测输出信息,引入更多的可调参数来提高观测器的性能以及综合的处理系统的未知扰动。最后,通过给出两个仿真实例验证该方法的有效性。