基于观测器的故障检测方法一直是基于解析模型故障诊断方法研究的热点,它充分利用系统的数学模型,具有鲁棒性强、效率高和可靠性好等优点。但大多基于观测器的故障检测系统的设计都采用H∞优化技术,设计方法、算法复杂,为工程实践带来不便。本论文在介绍基于观测器的故障诊断原理的基础上,从开环和闭环两方面介绍了如何对故障系统建模,并对倒立摆系统、三容水箱系统、汽车横向动态系统三个应用实例详细分析了动态系统的故障建模。然后,针对线性时不变离散系统,结合观测器理论与等价空间方法,建立评价函数,并确定阈值,把传统的优化问题转化为对观测器和滤波器的优化设计来求解,简化了设计方法,并获得了较为满意的结果。数值仿真验证了方法的有效性。最后,针对线性时不变连续系统,构建输出观测器生成残差,通过添加后置滤波器来抑制残差中不感兴趣部分而加强其中反应故障的成分,以区分故障与模型不确定性等未知输入的影响,设计方法、算法简单。数值仿真和倒立摆系统、三容水箱系统、汽车横向动态系统三个应用实例仿真说明了有后置滤波器的残差检测效果要明显优于无后置滤波器的效果,验证了方法的有效性。