现代控制系统正变得越来越复杂,人们对于系统的安全性和可靠性的要求也日益提高,动态系统的故障诊断与容错控制的研究开始受到越来越多人的关注。故障诊断是容错控制的基础,只有快速、准确地诊断出系统中的故障,才能采取相应的措施对故障进行处理。故障诊断技术主要包括故障检测、故障分离和故障估计三个部分,其中故障估计是最近几年故障诊断领域的研究热点,其有效地结合了故障检测与故障分离的功能。主要原理是利用一个故障估计器重构出系统的故障信号,从而实现故障的检测、分离,并了解故障的相关信息。目前在故障诊断领域,对故障估计的研究还比较少,主要是因为故障的定量分析难度比较大,方法也比较匮乏。虽然在最近几年里,该领域取得了一些研究成果,但仍然有许多问题值得深入地去研究,其中之一就是故障估计系统的鲁棒性问题。复杂系统中可能存在模型的不确定性以及未知扰动,故障估计器必须只对系统中存在的故障敏感,而不受模型的不确定性,以及系统中扰动的影响。本文主要研究线性参数变化(LPV)系统的鲁棒故障估计问题。LPV系统指的是一类特殊的线性动态系统,其主要特征是,系统的状态空间表达式依赖于一些时变参数,这些时变参数通常都是可以在线测量或估计的。LPV模型可以用来描述许多实际系统的非线性特性,因此研究LPV系统的故障估计问题具有重要的意义。本文对三类不同形式LPV系统的故障估计问题进行了研究,主要工作和研究成果如下:(1)研究了一类具有线性分式变换(LFT)形式的LPV系统的故障估计问题,提出了一种LPV增益调度故障估计器的设计方法。方法的基本思想是:将原系统的时变参数从系统中分离出来,作为LFT结构中的不确定部分。所设计的故障估计器同样也可以转化成LFT形式,其不确定部分也由时变参数组成。通过将原系统和故障估计器的时变部分放在一起作为整个故障诊断系统的不确定性部分,可以将LPV系统的故障估计问题转化为一个不确定系统的鲁棒控制问题。利用定标小增益定理和定标有界实引理,将故障估计器存在的条件以线性矩阵不等式约束的形式来表示。通过求解线性矩阵不等式可以解决故障估计器的设计问题。本文通过仿真验证了所设计的故障估计器的有效性。(2)研究了一类具有仿射参数依赖关系的LPV系统的故障估计问题,设计了一种增益调度LPV故障估计器。主要思想是利用鲁棒控制理论解决LPV系统的故障估计问题。首先利用基于LPV系统的有界实引理将问题有解的条件转化为一个具有无限维线性矩阵不等式约束的凸优化问题,然后通过使用多凸的概念,将线性矩阵不等式的数目减少到有限个。此方法的特点是使用了参数依赖的Lyapunov函数来保证系统的稳定性,同时在合成估计器时,使用了参数变化率的相关信息。文中详细介绍了估计器的设计步骤,并利用一个数值例子仿真验证了方法的有效性。(3)研究了一类具有仿射参数依赖关系的离散LPV系统的故障估计问题,设计了一种增益调度离散LPV故障估计器。本文利用离散LPV系统的有界实引理,以线性矩阵不等式的形式表示故障估计问题有解的条件,并详细介绍了LPV故障估计器的设计步骤。估计器与原系统具有同样的参数依赖关系,因此所设计的故障估计器具有增益调度特性,文中通过仿真验证了方法的有效性。(4)研究了连续搅拌反应釜(Continuous Stirred Tank Reactor,CSTR)系统的传感器故障估计问题。本文首先根据连续搅拌反应釜的物理特性,建立了系统的LPV模型,然后利用本文提出的针对LFT形式的LPV系统的故障估计方法,为连续搅拌反应釜系统设计了一个传感器故障估计器,并进行了仿真研究。仿真结果表明该方法可以有效地估计系统中传感器故障。