网络控制系统是以网络为传输媒介从而实现资源共享的闭环反馈控制系统。计算机技术、网络技术、控制技术、信息技术的融合,促进了网络控制系统的发展。作为一门交叉学科,网络控制系统涉及的内容十分广泛,其分析的对象不再是孤立的控制过程,而是包含网络的整个网络控制系统。由于网络数据信息的复杂性及网络控制系统较大的规模,在实际工程实践中,如果系统一旦发生故障,那么它带来的经济和社会损失是难以估计的。因此,网络控制系统对系统安全性、可靠性的要求相对较高,这也使得网络控制系统的故障诊断成为一个具有较大理论和实际意义的研究课题。近年来关于这类问题的研究受到了广泛关注,但是仍有许多问题尚待进一步研究。例如,对于带有随机特征的网络控制系统,仍然缺乏考虑故障频率范围的故障检测方法等。本文在前人工作的基础上,对几类网络控制系统的故障检测问题进行了研究。针对带有随机特征的网络控制系统,给出新的有限频性能指标的定义及基于此的故障检测方法。给出了一种多模型的故障检测方案,并建立了系统丢包率与系统性能之间的关系。对于带有有限频伺服信号的网络控制系统,提出了一种依赖于有限频时变伺服信号的故障检测方法。针对存在时变传输间隔、时变网络诱导时延及数据包丢失现象的多包传输网络控制系统,在存在通信约束的前提下,给出了一种新的建模方式和有效的故障检测方法。此外,在几何方法的框架下,给出了带有数据包丢失和通信限制的网络控制系统的故障检测和隔离方法。文中的一些结果应用到VTOL飞机模型、F404飞机发动机模型的故障检测问题中,仿真实例验证了所提方法的有效性。本文的主要内容如下：第一、二章系统地分析和总结了网络控制系统的故障检测这一前沿研究领域的发展现状及研究方法,并给出了与本文相关的一些预备知识。第三章研究了带有时延和量化及丢包和量化的网络控制系统在有限频范围内的故障检测问题。首先将所考虑的系统建模为带有时延的不确定线性系统及带有不确定性的Markov跳变系统,随后给出了有限频H∞性能及有限频随机H_性能指标的定义,并得到了使系统具有相应性能的充分条件。由于这是对有限频性能指标的直接处理,避免了加权函数引入的保守性。最后将故障检测问题转化成一个带有线性矩阵不等式约束的多目标优化问题。仿真算例给出了本文提出方法与已有技术的比较,验证了本文提出方法的优越性。第四章基于平均驻留时间方法,对存在传感器故障及任意数据包丢失的网络控制系统的故障检测问题进行了研究。首先建立了系统的数学模型。随后提出了一种基于多模型的故障检测方法,这种方法对于检测多种传感器故障都是有效的。给出了具有较小保守性的故障检测滤波器设计条件,同时建立了丢包率与系统性能之间的关系。最后,仿真算例验证了所提故障检测方法的有效性。第五章分别在Markov跳变系统和随机参数系统两个不同的框架下研究了带有有限频伺服信号及任意数据包丢失的网络控制系统的故障检测问题。首先给出了保证相应的系统具有有限频随机H_性能指标的充分条件。随后给出了依赖于时变有限频伺服信号的故障检测方案,并设计了有效的故障检测滤波器,给出了新的凸的线性矩阵不等式条件,且这些条件较之已有的结果具有更小的保守性及更小的计算量。与已有结果的仿真比较验证了本章所提方法的有效性。第六章研究了在多包传输机制下,存在通信限制的网络控制系统的故障检测问题。兼顾网络控制系统中常出现的网络诱导时延、时变传输间隔和数据包丢失等现象,首先将所考虑的网络控制系统建模为带有多随机参数的切换随机系统。随后给出了有效的故障检测方案,并基于概率统计学的知识,给出了凸的线性矩阵不等式条件以求解故障检测滤波器参数,这些条件在一定条件下可退化到已有的结果。最后仿真算例验证了本章所提方法的有效性。第七章结合几何方法的框架,进一步研究了多包传输且存在通信约束的网络控制系统的故障检测和隔离问题。首先将所考虑的网络控制系统建模成Markov跳变系统,并在有限频范围内给出了有效的故障检测与隔离方法,此方法不仅实现了各个故障间的解耦和隔离,同时还实现了对外部扰动的抑制以及对有限频故障信号的敏感,而且对于系统传感器的个数并无限制。此外,给出的线性矩阵不等式条件具有更小的保守性。最后,利用一个飞行器的发动机模型来验证本章方法的有效性。最后对全文所做的工作进行了总结,并指明了下一步研究的方向。