多电飞机是当前技术可行性较高且经济性较好的飞机系统电气化方案,能减轻飞机结构重量、提高飞机维修效率并降低火灾隐患。然而,飞机系统电气化会带来电气设备搭载比例增加、总功率需求增大和能量分配等问题,需要通过能量管理来解决。本文主要研究多电飞机能量管理中的自适应负载管理和全机能量优化设计方法,并对典型电气设备的故障诊断进行深入研究,主要研究内容包括:（1）研究了飞机电气系统模型复杂程度与仿真计算结果的关系。为了研究系统模型复杂程度与仿真精度和时间之间的关系,将电力系统中的主要部件的一阶动态模型组合起来,搭建集成系统仿真平台。然后,对系统中的核心部件分别建立稳态和动态分系统模型,并对比核心部件在上述模型中的动态响应。利用该方法对一台工业级混合动力四旋翼无人机进行分析,结果表明在飞机电气系统研究中,为了提高仿真精度,应该对功率转换器和电机等设备建立动态模型;为了降低仿真时长,可以对其他设备建立稳态模型。这部分研究为大型飞机系统的建模奠定了基础。（2）推导了匝间或相间短路故障的永磁同步电机的故障电流模型。针对电气设备的可靠性问题,以永磁同步电机为例进行深入研究,主要研究最难检测的匝间短路故障和破坏力最强的相间短路故障。将感应电机的故障电流模型和绕组函数模型推广到永磁同步电机的匝间短路故障建模中,建立故障电流模型和绕组函数模型。在定制的2.59 k W试验平台上对两种模型进行验证和对比,结果表明两种模型都能反映故障特性,但故障电流模型的适应性更好。因此,将其推导方法应用到相间短路故障情况,从而得到永磁同步电机的相间短路故障电流模型。该模型中的短路电流解析表达式中没有反电动势分量,实现了电机故障模型的解耦。（3）推导了故障相分离参数的解析表达式并提出了针对永磁同步电机的匝间和相间短路的故障诊断方法。针对负序分量易受噪声干扰的问题,以永磁同步电机的故障电流模型为基础,推导电流扩展型对称分量的相角和的解析表达式,从而描述该故障相分离参数与短路故障位置及严重程度之间的关系,并将其应用范围推广到永磁同步电机的匝间和相间短路情况。与传统的使用快速傅里叶变换的故障相分离参数的对比显示,该故障相分离参数的响应速度更快,且对历史数据的完整程度的依赖较小。在此基础上,提出结合电流和电压特征残差的永磁同步电机的匝间和相间短路故障诊断方法,并得到了试验验证。该方法对传感器的需求度较低,易于实现。（4）提出了飞机电气系统的容错分层负载管理方法。首先,针对飞机电气设备的瞬时工作状态的多态描述问题,以负载的重要度、功率比和健康水平为变量,通过模糊逻辑建立自适应负载优先级修正方法。该优先级修正方法可实现对负载工作状态的多态描述,改善减载质量。其次,为了解决顶层状态检测与控制中的多时间尺度问题,提出使用包括任务层、优化层、监测层和故障诊断层的分层负载管理系统,通过对每个层级使用不同的时钟来提高计算效率。再次,将自适应优先级修正方法引入优化层,以便结合负载的故障情况制定减载策略,从而保证电能质量并保护其他健康负载。将该方法应用在一架V形尾翼多电飞机电力系统上,证明该负载管理方法的减载策略能够实现对高优先级故障负载和较低优先级健康负载的权衡,且计算效率高。与另外一种动态优先级负载管理方法对比的结果表明,本文提出的容错分层负载管理方法可以有效地避免故障级联效应对电功率系统的进一步破坏,有助于提高多电飞机的可靠性。（5）提出了一种基于可用能的多电飞机能量分析和优化方法。首先,为了描述子系统之间的能量交互情况,并解决传统效率指标无法揭示能量效率上限的问题,提出飞机系统的可用能分析方法,进而实现结合飞行任务的系统能量分析。在此基础上,将飞机的能量优化设计简化为可用能损失最小的优化问题,分别对次级子系统和全机系统制定可用能损失最小的目标函数,改进前述V形尾翼多电飞机的设计方案。所提出的基于可用能的能量优化设计方法可以为多电飞机的设计提供全局优化参考。