随着生产过程的日益大型化和复杂化,设备的有效性、安全性和可靠性问题也越来越受到人们的重视.控制系统一旦发生故障,那么它带来的危害则是难以估计的,所以控制系统的故障检测和容错控制是一个具有重要理论和实际意义的研究课题。大多数实际控制系统存在非线性动力学,而非线性系统的数学模型很难精确建立。Takagi和Sugeno提出的模糊模型能够描述和逼近非线性系统,同时考虑到实际系统中普通存在的时滞现象,因此对非线性时滞系统的故障检测问题是一个非常有意义的研究课题。另一方面,在现有的关于容错控制研究的文献中,元件的故障模型大多为简单的0-1模型。本文,我们将引入多级故障模态的新的表示,在系统容错控制方面将是一个新的研究领域。本文的主要研究工作如下:第一章,介绍了本文研究内容的理论和实际意义,以及国内外研究现状。第二章,针对Takagi-Sugeno模糊模型表示的一类非线性时滞系统,研究了H_∞故障检测观测器设计问题。首先,以模糊状态观测器作为残差产生器,建立观测误差动态系统。在实际中,被控对象的初始状态是未知的,本章假设对象初始状态为不确定,但在某个有界范围内。考虑到不确定初始状态会对故障检测造成一定影响,提出了两个改进的观测器设计H_∞性能指标。进而,基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法,给出了故障检测观测器的存在条件和设计方法。最后,通过仿真例子说明了所给方法的有效性。第三章,针对带有执行器故障的T-S模糊系统,研究了容错控制器的设计问题。首先,将执行器的故障模态分等级,并将可能发生的所有故障模态建模为一个Markov链,假设故障模态之间的转移概率是部分未知的。这种故障建模方式更符合实际情形。基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法,给出了容错控制器的设计方法,并且给出的容错控制器保证了闭环系统的随机稳定性。最后,通过仿真例子说明了所给方法的有效性。第四章,对本文的研究结论做了总结,并提出了一些未来研究问题。