本文是以“沈阳味精厂味精发酵过程优化控制系统”为背景而展开的研究工作，着重于味精发酵过程的建模与故障诊断的研究。首先，本文介绍了故障诊断技术的基本原理和方法分类，比较详细概述了基于多元统计分析方法的故障诊断技术的应用现状和数学工具；此外，讨论了味精发酵过程的机理，结合沈阳味精厂的实际情况，选择了基于模糊规则和发酵机理相结合的模型结构进行了建模与仿真研究，并应用数理统计方法进行了检验，从而说明了本文提出的味精发酵模型预测值与实际值相一致；最后，本文着重研究了基于主元分析方法的味精发酵过程故障诊断，应用文中建立的味精发酵模型的在线仿真实例表明，基于多变量统计方法的故障诊断技术可以有效的监控味精发酵过程。因此，本文提出的基于多变量统计技术的味精发酵过程故障诊断方法对于进一步研究生物发酵过程的优化控制具有重要的意义。