非线性特性广泛存在于电力电子、航空航天、化工过程等控制系统中,这增加了系统分析与综合的难度。为解决非线性问题,Takagi与Sugeno于1985年提出了Takagi-Sugeno（T-S）模糊模型。T-S模糊模型具有良好逼近非线性函数的能力,同时,在该理论框架下,很多优秀线性系统研究成果可以被借鉴解决非线性系统问题。在过去的几十年中,T-S模糊系统受到了学者们的广泛关注,并取得了许多有价值的学术成果。然而,这一研究领域仍然存在一些尚未解决的问题。例如:传统方法通常假定系统状态能够被约束在一个紧集之内,并基于该假设,对T-S模糊系统问题进行研究。然而实际中,上述假设很难被满足。由于干扰、不确定性等因素的存在,系统状态可能会超出该紧集,致使T-S模糊模型无法有效描述非线性系统。因此,需要提出有效方案来解决已有文献中所存在的问题。另一方面,控制系统的规模与复杂度日益增加,系统发生故障的几率也随之提高。这些故障可能会对系统造成不利影响,甚至威胁系统安全。因此,有必要对故障诊断问题进行研究,以保证系统的安全性。基于上述背景,本文针对T-S模糊系统的局部镇定与故障诊断问题开展了深入研究。以改善设计效果为主要目标,从充分探寻与利用系统前件变量与控制器、观测器前件变量间的关系入手,提出了新的模糊控制器与观测器设计方法,并建立了新的研究框架。本文的主要内容及贡献如下:第一章阐述了研究价值与意义,分析、总结了 T-S模糊系统与故障诊断问题的研究背景与研究现状,同时介绍了一些相关的预备知识。第二章研究了非高斯随机分布式采样数据模糊系统的局部镇定与跟踪控制问题。引入了拓展可达集、椭球集以及目标区域,基于Lyapunov-Krasovskii泛函方法,给出了控制器设计策略。该策略建立了上述三个集合之间的关系,使得拓展可达集能够包含于目标区域内,最终实现了系统状态的局部镇定。该框架也为后续几章的研究提供了便利。同时进行了 L∞性能分析,保证了较好的跟踪效果。此外,给出了约束隶属度函数导数上界的方法,并利用该上界信息设计控制器。本部分所提出的方法解决了控制器隶属度函数与系统隶属度函数不匹配问题,同时避免了已有文献中隶属度函数导数不能显式依赖于系统输入的限制。最后,通过仿真算例验证了方法的有效性。第三章研究了具有传感器故障的离散T-S模糊系统的局部镇定问题。首先,建立了系统传感器故障模型,并构建了状态反馈控制器。根据Lyapunov-Krasovskii泛函方法与自由权矩阵方法,得到了时滞系统的椭球集。根据该椭球集,可以将系统拓展可达集约束在目标区域之内,从而保证了系统的局部稳定性。同时,采用了奇异值分解技术对矩阵耦合变量进行解耦,解决了传感器故障所带来的非凸设计问题。此外,我们给出了估计系统初始条件集合的方法。所提出的方法有效抑制了时延、故障等因素对于系统的影响,保证了系统的局部稳定性与可靠性。最后,通过仿真算例验证了方法的有效性。第四章研究了具有部分不可测前件变量的网络化T-S模糊系统的局部镇定问题。为充分利用可测前件变量信息,基于集合理论,将系统前件变量分为可测与不可测两部分进行描述,并根据系统可测前件变量测量值构建了模糊控制器。根据Lyapunov-Krasovskii泛函方法给出了局部镇定控制器设计方法,保证了系统的局部稳定性。在充分考虑网络诱导时延的情况下,得到了系统隶属度函数与控制器隶属度函数偏差的上界。利用该上界信息,解决了控制器隶属度函数与系统隶属度函数不匹配问题。所提方法的优势在于:在设计中,同时利用了系统可测前件变量信息与上述上界信息,降低了设计的保守性。最后,仿真结果验证了所提策略的有效性。第五章研究了具有传感器故障的T-S模糊系统故障隔离问题。针对一个具有n个传感器的模糊系统,设计了一个具有n个观测器的故障隔离策略。充分分析了传感器故障对于系统前件变量的影响,给出了一套基于集合理论的观测器前件变量选择方案。该方案可以正确使用传感器信息来构建故障隔离器,从而有效隔离故障。同时,为了增强故障隔离效果,考虑了H-/H∞性能指标,并进行了性能分析,得到了故障隔离器设计条件。本部分所提方法有效避免了传统方法由于错误使用传感器信息来构建观测器所导致的故障隔离失效问题。最后,仿真结果验证了所提策略的优越性。第六章研究了 T-S模糊系统的局部镇定控制器与故障检测器协同设计问题。首先,构建了带有观测器的控制器,并获得增广系统。基于Lyapunov函数方法,提出了局部镇定设计条件,保证了上述增广系统的局部稳定性。进一步,为提高系统对于持续扰动的鲁棒性以及对于故障的敏感性,引入了L∞性能指标与有限频域H性能指标,并进行性能分析,得到了故障检测器设计条件。最后,给出算法求解上述条件,获得了控制器与观测器参数。本部分所提方法解决了控制器与检测器协同设计中的变量耦合问题,实现了多目标设计。此外,所提方法避免了传统H∞方法中要求扰动为能量有界的限制,可以被用来处理持续扰动。最后,仿真例子说明了所提方案的有效性。第七章总结全文,并对未来的研究方向进行了探讨与展望。