在航天、化工、电力及力学等工程技术领域常存在时间尺度不同的动力系统,控制理论中将这类具有多时标特征的系统抽象成奇异摄动系统来研究。在实际工业中,被控对象和控制器以及传感器执行器的工作状况都将影响其控制性能,而运行过程中元器件的老化和一些意外的发生不可避免。除此之外,伴随着工业系统规模日趋庞大,其控制要求日渐精细复杂,系统中普遍存在的不确定和时滞及外部干扰等因素不容忽视。基于上述原因,本文研究了具有传感器及执行器故障的不确定时滞受扰奇异摄动系统的最优故障估计与最优容错控制问题,主要内容如下:(1)研究了具有传感器故障的受扰奇异摄动系统的最优故障估计。首先,通过合理构建增广矩阵将系统的故障估计问题转化为H∞控制问题,基于Lyapunov稳定性定理给出了满足观测器设计要求的充分条件。然后提出多目标优化算法同时优化系统的稳定上界和H∞性能指标。最后,结论的正确性与可行性在数值算例中得以验证。(2)研究了具有执行器和传感器故障的不确定时滞受扰奇异摄动系统的最优故障估计。首先通过合理构建增广系统使得H∞性能指标表征有限能量扰动的衰减能力,采用同上的方法给出故障估计器的设计方法。进而,基于多目标优化算法保证系统的最大稳定上界和最佳抗扰能力。最后在数值算例中选取不同的摄动参数,通过对比不同取值下的故障估计误差验证多目标优化算法的正确性与有效性。(3)研究了具有执行器和传感器故障的不确定时滞受扰奇异摄动系统的最优鲁棒H∞保性能容错控制。针对此类复杂系统,选取时滞与摄动参数依赖的Lyapunov-Krasovskii泛函推导出有记忆状态反馈控制器存在的充分条件,使闭环系统满足鲁棒H∞保性能容错控制的三条性质。对于系统中状态和故障向量不可测的难题,采用故障估计器的结果作为容错控制器的输入。此外,将本章中的H∞性能指标和二次型性能指标上确界的最小值求解转化为线性矩阵不等式约束下的凸优化问题,基于线性矩阵不等式工具箱求解最优鲁棒H∞保性能容错控制律,并在算例分析中选取同系统故障估计的参数以验证最优鲁棒H∞保性能容错控制律设计的正确性与有效性。