浮空器作为一种重要的临近空间飞行器类型,其研究价值越来越得到重视。由于复杂的飞行环境条件以及长航时任务要求,浮空器系统容易出现故障,执行机构故障是其主要故障类型之一。本文以多螺旋桨组合浮空器为研究对象,基于滑模理论,同时考虑系统的未知外部扰动、执行机构输入饱和约束等影响,进行了浮空器飞行控制系统故障诊断与容错控制方面的研究。论文的主要研究内容如下:1.研究了多螺旋桨组合浮空器系统的故障类型,并建立执行机构故障后的统一数学模型。基于已有的浮空器六自由度模型,提取出四自由度简化模型,给出了执行器故障条件下的开环系统响应分析结果。2.针对浮空器执行机构效率损失故障,并考虑风扰的影响,提出了一种积分滑模控制分配容错控制方法。论文考虑到多螺旋桨的冗余配置特点,在故障发生时,将系统的控制信号分配给健康的执行机构,以提供等量的控制输入,采取积分滑模控制器可以消除轨迹跟踪稳态误差。该容错控制分配系统,不改变主控制器结构,系统的设计方法简单,易于实现。3.考虑执行机构可能发生多种故障情况下的容错控制问题,同时受到外部扰动和螺旋桨输入饱和的影响,提出了一种自适应滑模容错控制策略。采用积分滑模控制技术实现无稳态误差的跟踪效果,设计Sigmoid函数处理螺旋桨输入饱和问题,并设计在线自适应控制律消除偏移故障和外部扰动的影响。仿真结果证明在执行机构复杂故障条件下,该方案能够取得良好的控制效果,同时处理外部扰动的影响和避免了执行器饱和。4.针对未知执行机构故障的容错控制问题,采用观测器和滑模变结构控制相结合的方法,提出了一种主动容错控制方案。首先设计一种自适应故障估计器,其能够准确的估计出系统状态和系统故障的大小,然后根据诊断得到的故障信息,设计一种自适应滑模容错控制器实现故障系统的闭环跟踪控制。仿真表明所设计的主动容错控制方案具有较强的鲁棒性和可靠性。论文的研究成果对提高浮空器的飞行可靠性具有重要意义,所实现的设计方法可扩展用于其他类型飞行器的容错控制系统设计中。