现代科学技术日新月异的发展，使流程工业生产系统日趋大型化、集成化。伴随着生产系统复杂性的增加，迫切需要建立性能良好的故障检测与诊断系统。本文针对化工过程的具体特点，对化工过程的故障检测与诊断问题进行了深入研究。 首先，本文提出一种多尺度动态核主元分析方法，利用小波变换分析数据的多尺度特性，借助核函数解决非线性映射问题，该方法充分挖掘了数据的非线性和动态关系。同时，提出一种基于矩阵相似度量的核函数参数选优方法。通过在TE过程上的应用，结果显示了该方法具有良好的效果。 其次，本文将核主元分析和费舍尔判别分析结合，提出了改进的核主元分析方法，弥补了核主元分析在数据可分性方面的不足。通过数据分类仿真研究，说明了改进方法良好的可分性；通过在TE过程和CSTR装置上的故障检测仿真研究，验证改进方法的效果。 最后，提出基于核主元分析和支持向量机的故障诊断方法，此方法能正确提取故障信号的趋势特征，对故障进行正确分类，在处理小样本、泛化性能强方面显示了优势。通过在TE过程上的应用，显示了较高的故障识别率。