在工程实际中，物理观测和工程建模的过程中会遇到两类不确定性问题，然而以往的建模方法往往只考虑了随机性、偶然性的不确定性因素，无法对认知的不确定性进行刻画。在应用中同时表达并且区分这两种不确定性能够提高观测和建模的可靠性。本文以广义区间概率理论和隐马尔科夫模型为基础，提出了一种基于广义区间概率的隐马尔科夫模型建立方法，开发了模型算法工具箱并以进给系统轴承温升为对象对模型进行了验证，在此基础上研究了基于广义隐马尔科夫模型的切削状态识别方法。首先本文概述了不确定性理论以及隐马尔科夫模型在状态识别中的应用情况。针对工程实际中状态识别和状态预测的不确定性问题，以广义区间概率理论和隐马尔科夫模型为基础，提出了基于广义区间概率的隐马尔科夫模型的建立方法，研究了广义隐马尔科夫模型的基本算法。以广义隐马尔科夫模型的基本算法为基础，采用MATLAB编程环境开发了广义隐马尔科夫模型工具箱。在此基础上，以滚珠丝杠进给系统轴承温升预测为例，采用广义隐马尔科夫模型工具箱进行了轴承温升的预测，验证了算法和工具箱的有效性与可行性。设计了变工况铣削加工实验，以铣削过程中主轴振动信号为对象，采用振动信号的小波包能量作为特征量，利用广义隐马尔科夫模型对铣削加工状态进行了识别，验证了小样本数据下广义隐马尔科夫模型对切削状态的识别能力，为状态变迁预测提供了基础。