随着科学技术的不断进步,现代工业系统不断朝着大型化、复杂化的方向发展,并且对控制系统的可靠性以及控制精度提出了更高的要求。另一方面,由于现代化设备结构的复杂性以及长时间的连续工作,随着时间的增长和内外部条件的变化,不可避免地会出现元器件故障。在很多领域,某一个元器件的故障可能会导致一系列严重的后果。故障检测、故障估计与容错控制是解决这一问题的有效手段。另外,模糊系统能够以任意精度对非线性系统进行逼近,并且将其转化成为多个线性子系统的加权和的形式。这样可以利用某些处理线性系统的方法分析非线性系统中的一些问题。因此,在最近几十年中,模糊系统已经成为控制领域的研究热点,并广泛地应用于各种生产实际中。有鉴于此,本文对模糊系统的故障检测、估计与容错控制等问题进行了研究。首先,通过设计未知输入观测器研究切换模糊系统的故障检测问题；其次,通过设计动态观测器,解决了切换模糊系统传感器故障估计的问题。最后,针对同时发生执行器故障和传感器故障的模糊系统,研究故障估计,容错控制等问题。本文贡献主要包括以下几个方面:(1)通过设计未知输入观测器,研究一类具有未知输入的切换模糊系统鲁棒故障检测问题。基于平均驻留时间和分段Lyapunov函数,获得了保证观测器误差系统稳定的线性矩阵不等式条件。所设计的观测器的维数可以在一定范围内灵活选择。观测器可以将未知输入从残差中解耦,并通过加权的H∞性能和加权的H_性能确保残差对干扰的鲁棒性和对故障的敏感性。和已有方法相比,所设计的观测器可以应用于开环不稳定的系统,并且具有更高的设计自由度。(2)研究具有未知输入的切换模糊系统的传感器故障估计问题。首先将传感器故障看成虚拟状态,对系统进行增广。利用矩阵的左逆,将增广得到的系统变成普通系统。进一步通过设计动态未知输入观测器,同时估计系统的状态和传感器故障,解耦未知输入对估计误差的影响。该观测器解决了由于观测器匹配条件不满足导致的传统增广状态观测器不能用于具有未知输入的系统的故障估计的问题。传统的比例观测器,比例积分观测器,动态观测器都可以认为是所设计的动态观测器的特例。(3)针对同时发生执行器故障和传感器故障的T-S模糊系统,通过设计降阶观测器同时估计系统状态和故障,并抑制干扰对估计误差的影响。和已有结果相比,所设计的观测器不但可以同时估计执行器故障和传感器故障,而且具有更广泛的应用范围和更小的维数。利用估计信息,设计基于观测器的模糊容错控制器,可以补偿故障的影响并镇定系统。观测器和控制器是分离设计的。这种分离设计方法增加了设计的灵活性,并减少了计算的复杂度。(4)针对具有局部非线性动态的模糊系统,通过设计模糊故障估计观测器以及干扰观测器,同时估计系统状态、执行器故障、传感器故障和可建模的干扰。对于不可建模的干扰,利用H∞技术抑制其对系统的影响。进一步利用估计信息,设计非线性动态输出反馈容错抗干扰控制器,可以补偿故障和干扰的影响,镇定具有局部非线性动态的模糊系统。通过考虑区域极点配置条件,确保了估计误差系统和闭环系统的暂态性能。(5)研究一类部分模型未知的非线性系统容错抗干扰控制问题。首先,利用广义模糊双曲正切模型对未知的非线性函数进行逼近。进一步设计自适应模糊观测器和自适应干扰观测器,同时估计系统状态、执行器故障、传感器故障以及由参数未知的外部系统生成干扰。注意在已有结果中,假设干扰由参数已知的外部系统生成,并且要求系统全部状态可测量。由于外部系统往往独立于被控系统,所以一般很难获取外部系统的准确参数。而系统全部状态可测在实际中也很难满足。这样,这里提出的自适应干扰观测器设计方法无疑更具有应用价值。利用估计信息,进一步设计非线性动态输出反馈控制器。控制器中包含故障补偿器和干扰补偿器,可以分别补偿故障和干扰的影响。对于系统受到不匹配干扰的情况,提出了干扰局部补偿技术,可以补偿部分干扰的影响,并利用H∞技术抑制其余部分干扰对系统的影响。