航天器的故障诊断是实现高可靠性要求的一项关键技术.该学位论文结合国家重点课题国防"九五"预研项目(49.1.2)"卫星故障模式及演示系统技术研究"和国家863高新技术计划中航天领域课题(863-2-4-8-1)"空间站故障诊断技术研究"的工作,主要以航天器为应用北景,在理论和实践两个方面对基于模型残差分析的故障诊断技术开展了较系统和深入的研究工作.深入地研究了基于降阶观测器的执行机构故障诊断问题.建立了执行机构的故障模型以及在考虑执行机构故障时系统的动力学模型,提出了利用降阶观测器进行故障诊断的基本思想,并构造了一组用于执行机构故障诊断的降阶观测器,提出了基于降阶观测器的执行机构故障诊断的策略.诊断实例表明,所提出的方法可以有效地诊断执行机构的故障.系统地研究了基于Kalman滤波器的随机系统故障诊断问题.建立了考虑系统参数时随机系统的状态空间模型,提出了基于Kalman滤波器的故障检测、隔离的基本思想和方法,并对基于Kalman滤波器的故障检测中阈值的选取及误报警率和漏报警率进行了分析.从实际诊断系统的需求出发,给出了基于Kalman滤波器的故障诊断策略.该方法要以对系统中由参数动所引起的故障进行有效的的诊断.