多旋翼无人机凭借其结构与控制算法简单,易于模块化,运维成本较低等优势在巡检、航拍、安防以及农林植保等领域有着广泛的应用。随着相关产业日新月异的发展,人们对无人机的稳定性、安全性和可靠性提出了更高的要求。在执行飞行任务时,由于外界环境的复杂多变,无人机的执行器与传感器均有遭遇故障的潜在可能。故障一旦发生,将进一步影响无人机系统的性能。因此,研究多旋翼无人机故障诊断及容错控制相关课题具有重要意义。考虑到传统六旋翼无人机故障下无法实现三个姿态角稳定可控,本文以倾斜旋翼结构下的无人机为研究对象,针对单个执行器故障问题,将交互式多模型算法应用于故障诊断模块,使用强跟踪卡尔曼滤波器对无人机系统进行并行滤波处理,通过比较模型概率和故障检测阈值得到诊断结果。获取故障信息以后,利用切换系统的思想匹配相应的自重构矩阵,并重新分配电机转速,由于倾斜旋翼结构的特殊性,此时剩余五个旋翼能够补偿故障执行器旋翼损失的那部分力矩,使合力矩达到平衡,最后在积分滑模控制器的作用下维持无人机三个姿态角稳定。全文研究内容可总结为以下几个方面:（1）设计倾斜旋翼结构,分析倾斜旋翼无人机飞行原理,介绍地理坐标系和机体坐标系的定义与转换,并基于牛顿-欧拉法下的受力分析建立倾斜旋翼无人机运动学方程和动力学方程,为后文研究故障诊断及容错控制奠定理论基础。（2）基于交互式多模型算法设计故障诊断模块。先对无人机系统模型进行线性化处理,在故障模型集建立完毕后,采用强跟踪卡尔曼滤波对无人机系统进行实时监测与跟踪,以提升系统状态估计的精度,最后通过比较模型输出概率与故障检测阈值来判断当前系统所处的状态,并确定故障具体位置。（3）考虑到倾斜旋翼无人机系统具有非线性、强耦合性以及易受干扰等特征,特别采用积分滑模算法设计位姿控制器以提升系统的鲁棒性。简要分析执行器故障下倾斜旋翼无人机的可控性后,提出一种基于切换系统思想的容错控制方案,并设计不同模态下的自重构矩阵,故障发生时根据设定的切换策略匹配相应的自重构矩阵,求解并更新电机转速,使力矩重新平衡。