现代工业生产自动化程度越来越高,这就要求控制系统具备更高的可靠性。要想防止故障带来的损失,就必须对控制系统的状态进行实时的监测。基于残差的方法不能对故障进行估计,所以该方法也逐渐被故障重构方法所替代。由于非线性系统更接近于实际生产中的控制系统,所以非线性系统的研究更具现实意义。本文主要研究了一类包含多故障和多未知输入扰动的非线性系统,以Lyapunov稳定性理论和滑模变结构控制理论为理论基础。从提高对建模误差和干扰的鲁棒性、提高故障的诊断敏感性以及提高故障重构精度等方面着手,对基于观测器的不确定非线性系统鲁棒故障诊断问题开展深入研究。本文的主要研究工作如下:针对包含多维执行器故障和多维未知输入扰动的非线性系统,提出一种故障诊断方案。首先对原系统进行了线性坐标变换得到两个子系统。针对上述两个子系统设计了滑模观测器并设计滑模输入信号,从而实现了对多维执行器故障的精确重构和对多维未知输入扰动的估计。以单关节机械手为例的仿真结果证明了此种方法的可靠性。针对包含多维执行器故障、多维传感器故障和多维未知输入扰动的非线性系统,提出了一种故障诊断方案。通过对输出方程作线性变换并设计低通滤波器,将传感器故障转化为等效执行器故障。再经过一次线性坐标变换将原系统变换为三个子系统。利用滑模控制理论,在实现执行器故障重构的基础上,能够对传感器故障进行重构,并对未知输入扰动进行估计。两个仿真算例的仿真结果说明此种方法是可行的。