本文针对当前动态系统的故障检测与诊断技术领域内存在的一些问题及其发展趋势,结合滑模变结构控制相关算法,研究了工业中常见的一类非线性系统的故障检测和故障诊断方法。主要工作如下:首先,在工业对象建模的基础上,提出了一种基于滑模变结构算法基础上的滑模观测器设计方法。该观测器运用滑模变结构算法的等值原理来实现对系统状态的跟踪。该方法与同类方法相比具有跟踪误差小,且仅须测量一个状态变量等特点。其次,本文在滑模变结构观测器的基础上,分别提出了针对系统元件故障和传感器故障的故障诊断算法。以模拟转台伺服系统为例,对系统元件中常见的突变,缓变,间隙故障进行故障诊断。以三相交流电机为例,对传感器故障进行故障诊断。通过仿真结果验证本文所提方法的有效性和实用性。然后,本文在故障重构的基础上对故障容错控制进行了研究。采用实时修改控制器控制律的方法来实现系统对故障发生时的容错控制。在文中对三种常用的滑模变结构控制器的控制律进行了容错设计,通过对仿真结果的分析,具有容错功能的控制器在故障发生时能具有更好的控制性能。最后,本文以汽车电子气门系统为例,在考虑存在未知输入扰动的情况下,对汽车电子气门系统的控制器,观测器,故障诊断系统进行设计。通过大量的仿真说明了本文所提的基于滑模观测器的故障诊断算法,对未知输入扰动具有很强的鲁棒性,能正常重构系统元件故障而不产生误报警等特点。对故障诊断算法的实际应用具有非常积极的意义。