本文主要以不确定非线性系统为对象,研究了基于滑模观测器的故障诊断与故障重构的方法及其应用。首先,介绍了故障诊断领域的发展与现状,同时对本文所研究对象的数学模型和滑模观测器的设计方法给出了详细的介绍。其次,研究了一类非线性部分满足Lipschitz条件的非线性不确定系统的滑模观测器的设计问题。提出了一种将Thau观测器与Walcott-Zak观测器结合的非线性鲁棒滑模状态观测器设计方案,利用Lyapunov定理证明了状态观测误差最后一致收敛于一个紧集。最后,将所设计方法推广到基于滑模观测器组的多故障检测中,仿真结果表明了该方法的有效性。再次,研究了一类不确定非线性系统的故障重构问题。在自适应滑模观测器的基础上,结合模糊逻辑规则,针对一类不确定非线性系统,提出了一种基于自适应模糊滑模观测器的故障重构算法。仿真结果表明,该设计方法能够有效的重构出系统发生的故障。最后,研究了基于扩展滑模观测器的一类非线性系统的故障重构问题。与传统的故障重构算法相比,该方法将故障和系统不确定项看做系统的一个增广状态,通过对增广系统设计观测器进行状态估计,从而达到故障估计的目的。该方法不需要求解复杂的非线性方程组或者是LMI不等式组,因而可以大大提高故障检测和估计的实时性。仿真结果表明,该方法比基于神经网络的方法具有更高的精度。