自从Granger (1981),Engle (1987)首先提出协整概念近二十年来,协整分析已经成为计量经济分析的标准工具,两位学者亦因在此领域内的卓越贡献而荣获2003年度诺贝尔经济学奖。协整理论把概率论、数理统计与计量经济动态模型有机结合起来,以参数估计检验理论和模型结构检验方法为基础,从分析时间序列的非平稳性入手,探求非平稳经济变量间蕴含的长期均衡关系,是建立非平稳动态模型行之有效的方法。在过去的十多年时间中,计量经济学领域的研究人员结合各自的研究方向对协整理论及其应用方法进行了不同程度的研究,已取得很大的进展。但在工程应用领域,却没有引起足够的重视。本课题的任务是尝试着把它移植到工程领域,应用到复杂工程系统的状态监测与故障诊断上。协整理论本身是一套复杂全面并且在不断发展中的理论,本文的重点在于充分理解吸引协整理论先进技术的同时,梳理出适合用于复杂工程系统状态监测与故障诊断的部分。基于课题组已有的研究成果,本文系统地介绍了协整理论的发展过程以及相关的核心算法,并将完善和发展后的协整理论应用于非平稳工况系统的状态监测与故障诊断。为了检验这种方法的可行性,基于真实的汽车发动机系统,采用协整理论分析了发动机在正常工作状态下的若干非平稳状态参数变量,验证了这些参数变量在正常工作状态下满足协整关系,进而建立协整监测模型用于故障诊断分析;针对现代化复杂工程系统的故障诊断方法问题,选取其四种特点,做了系统的比较分析。结果表明协整理论在复杂工程系统状态监测与故障诊断领域有着良好的应用前景。